[發明專利]一種基于增益在線估計的衛星自主軌道保持方法

有效

• 申請號: 201710786520.3
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107554820B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 劉剛;葉立軍;尹海寧;陳殿印;李芳華;袁彥紅;劉川
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;B64G1/26
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 潘朱慧

本發明公開了一種基于增益在線估計的衛星自主軌道保持方法，其包含：S1、得到衛星軌道的平均軌道六根數；S2、當平半長軸相比參考半長軸衰減到一定閾值時，置允許軌道控制標識；S3、如果當前時刻的軌道平近點角表明衛星處于軌道的遠地點時，進入軌道保持控制；S4、若是軌道保持控制的第一個控制周期，則根據當前軌道平半長軸的衰減程度計算得到需要的半長軸增量，采用可在線更新的軌道控制增益計算軌控的噴氣時長；若否，判斷當前軌道控制噴氣時間是否達到了軌控的噴氣時長，如果未達到，則繼續噴氣，如果已經達到，則置軌控結束標志，退出軌控；S5、計算目標半長軸改變量和實際半長軸改變量的偏差，通過軌道控制增益更新律改變軌道控制增益。

技術領域

本發明涉及一種基于增益在線估計的衛星自主軌道保持方法。

背景技術

衛星軌道保持控制一般指通過控制算法產生控制力作用于衛星，使得衛星的軌道參數產生有意義的改變，一般是通過衛星上安裝的推力器來實現。

目前使用的推力器有脈沖噴氣推力和連續小推力兩種方式，其中絕大多數航天器使用的是化學推進器的脈沖噴氣推力器。由于這種推力器能夠提供較大的推力，短時間內即可使航天器獲得所需的速度，因此可以將軌道控制問題簡化，進而簡化控制器的設計。但是，由于推力器輸出推力的大小并不是常值，而是隨星上燃料儲量的變化而變化的，并且整星質量也會隨燃料的消耗而變化，所以每次軌道控制需要的噴氣時間都不相同買這種推力器啟動前需要進行一定時間的預熱，而軌道控制(例如半長軸)調整控制都是在軌道上的某一特定位置(例如遠地點)進行，如果推力器輸出推力不準，則為了達到需要的軌道控制精度，勢必要在多個軌道周期內多次進行軌道控制，不利于推力器的使用。此外，對于長期運行于近地軌道的衛星而言，大氣阻力是導致其軌道變化的主要原因，軌道越低，大氣阻力影響越大，軌道控制的頻率越高，因此，對單次軌道控制的精度提出了更高的要求，即盡量以最少的軌道控制次數達到所需的軌道控制精度。

綜上，由于衛星質量變化、軌道模型建模誤差以及噴氣氣壓變化造成的推力變化等，都會對軌道控制精度產生較大的影響。為了保證軌道控制精度，每次軌道控制時都需要地面計算軌道控制參數，對于軌道控制非常頻繁的衛星會消耗相關工作人員大量的精力，非常不方便。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于增益在線估計的衛星自主軌道保持方法，通過計算每次軌道控制實際結果與參考結果的誤差，在線的自主修正軌道控制參數，既不需要地面人為干預，也能夠實現較高精度的軌道控制，該方法可用于各類使用噴氣推力器作為軌道控制執行機構的衛星中，且方法簡單，計算量小，占用星上資源少，易于實際應用。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種基于增益在線估計的衛星自主軌道保持方法，用于使用噴氣推力器作為軌道控制執行機構的衛星中，其特征是，包含：

S1、根據當前GPS或星上軌道遞推得到軌道瞬時六根數，采用迭代算法得到衛星軌道的平均軌道六根數；

S2、根據平均軌道六根數得到當前的軌道平半長軸，當平半長軸相比參考半長軸衰減到一定閾值時，置允許軌道控制標識；

S3、根據平均軌道六根數計算當前的軌道平近點角，如果當前時刻的軌道平近點角表明衛星處于軌道的遠地點時，進入軌道保持控制；

S4、判斷是否為軌道保持控制的第一個控制周期，若是，在該控制周期內，根據當前軌道平半長軸的衰減程度計算軌控需要的半長軸增量，并根據該半長軸增量，采用可在線更新的軌道控制增益計算軌控的噴氣時長；若否，判斷當前軌道控制噴氣時間是否達到了軌控的噴氣時長，如果未達到，則繼續噴氣，如果已經達到，則置軌控結束標志，退出軌控；