[發(fā)明專利]基于霍曼變軌的同軌道特定相位分布的星座布局與軌道調(diào)整方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010054220.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111301715B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王峰;劉明;曹喜濱;吳凡;奚瑞辰;吳姣;苗悅
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/24
• 代理公司: 西安維英格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61253
• 代理人: 李斌棟;歸瑩

本發(fā)明實(shí)施例公開了基于霍曼變軌的同軌道特定相位分布的星座布局與軌道調(diào)整方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)；該方法可以包括：建立對地遙感衛(wèi)星的入軌運(yùn)動(dòng)模型；基于設(shè)定的攝動(dòng)因素分析所述對地遙感衛(wèi)星的軌道衰減因素；針對同一軌道特定相位分布的對地遙感衛(wèi)星星座，根據(jù)所述入軌運(yùn)動(dòng)模型設(shè)計(jì)由入軌軌道進(jìn)入至標(biāo)定軌道之間高度調(diào)整策略以及星座的相位初始化布局策略；至少根據(jù)所述高度調(diào)整策略和/或所述相位初始化布局策略、相位保持以及針對所述軌道衰減因素而進(jìn)行高度維持中的一項(xiàng)或多項(xiàng)確定所述對地遙感衛(wèi)星在設(shè)計(jì)壽命下所需的燃料量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及衛(wèi)星星座技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于霍曼變軌的同軌道特定相位分布的星座布局與軌道調(diào)整方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，以及人們對自身所處的生存環(huán)境愈發(fā)重視，針對衛(wèi)星的對地觀測任務(wù)提出了更高的測量精度、時(shí)間、空間等要求。另外，受限于航天器重量、體積、壽命、可靠性等約束，單顆航天器對地觀測系統(tǒng)難以滿足日益復(fù)雜的遙感、測繪等空間任務(wù)需求，并且任務(wù)執(zhí)行的靈活性和適應(yīng)性較差。隨著航天器微小型化，批量化等各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，以及運(yùn)載火箭復(fù)用等航天器投送技術(shù)的突破，航天器設(shè)計(jì)、制造與維護(hù)的時(shí)間、資金等成本不斷降低，從而進(jìn)一步推動(dòng)了具有分布式協(xié)同工作特色的集群航天器技術(shù)的巨大發(fā)展。

無論是單個(gè)衛(wèi)星還是衛(wèi)星編隊(duì)和星座，為了實(shí)現(xiàn)特定的任務(wù)，都有預(yù)先設(shè)計(jì)的標(biāo)稱軌道，需由運(yùn)載火箭發(fā)射至預(yù)定高度。在衛(wèi)星的設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中，針對可靠性和用戶需求考慮，衛(wèi)星的入軌質(zhì)量常常超過最初設(shè)計(jì)時(shí)的質(zhì)量。然而運(yùn)載火箭攜帶推進(jìn)劑量是有限，載荷(例如衛(wèi)星)質(zhì)量的增加將導(dǎo)致實(shí)際入軌高度低于預(yù)計(jì)入軌高度，通常來說，高度偏差約處于10km量級。入軌軌道高度降低后，需使用衛(wèi)星自身所攜帶的推進(jìn)劑抬高運(yùn)行軌道至標(biāo)稱軌道以滿足任務(wù)的指標(biāo)需求。此外，由于軌道環(huán)境復(fù)雜多變，存在J2、太陽光壓、大氣等多種攝動(dòng)因素，衛(wèi)星壽命期內(nèi)的軌道半長軸會(huì)有所衰減，相位也會(huì)有所變化。因此，每顆衛(wèi)星均配置了推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的相位調(diào)整和軌道維持，其攜帶的用于軌道高度維持的推進(jìn)劑量決定了其軌道壽命。而星座衛(wèi)星往往體積質(zhì)量較小，所帶推進(jìn)劑量非常有限。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種基于霍曼變軌的同軌道特定相位分布的對地遙感衛(wèi)星星座布局與軌道調(diào)整方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)；能夠保證對地遙感衛(wèi)星所組成的星座在快速布局入軌的同時(shí)還可以節(jié)省燃料，以保證對地遙感衛(wèi)星的在軌運(yùn)行壽命達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于霍曼變軌的同一軌道特定相位分布的對地遙感衛(wèi)星星座布局與軌道調(diào)整方法，所述方法包括：

建立對地遙感衛(wèi)星的入軌運(yùn)動(dòng)模型；

基于設(shè)定的攝動(dòng)因素分析所述對地遙感衛(wèi)星的軌道衰減因素；

針對同一軌道特定相位分布的對地遙感衛(wèi)星星座，根據(jù)所述入軌運(yùn)動(dòng)模型設(shè)計(jì)由入軌軌道進(jìn)入至標(biāo)定軌道之間高度調(diào)整策略以及所述星座的相位初始化布局策略；

至少根據(jù)所述高度調(diào)整策略和/或所述相位初始化布局策略、相位保持以及針對所述軌道衰減因素而進(jìn)行高度維持中的一項(xiàng)或多項(xiàng)確定所述對地遙感衛(wèi)星在設(shè)計(jì)壽命下所需的燃料量。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于霍曼變軌的同一軌道特定相位分布的對地遙感衛(wèi)星星座布局與軌道調(diào)整裝置，所述裝置包括：建立部分、分析部分、設(shè)計(jì)部分和確定部分；其中，

所述建立部分，經(jīng)配置為建立對地遙感衛(wèi)星的入軌運(yùn)動(dòng)模型；

所述分析部分，經(jīng)配置為基于設(shè)定的攝動(dòng)因素分析所述對地遙感衛(wèi)星的軌道衰減因素；

所述設(shè)計(jì)部分，經(jīng)配置為針對同一軌道特定相位分布的對地遙感衛(wèi)星星座，根據(jù)所述入軌運(yùn)動(dòng)模型設(shè)計(jì)由入軌軌道進(jìn)入至標(biāo)定軌道之間高度調(diào)整策略以及所述星座的相位初始化布局策略；