[發明專利]一種Walker星座構型維持方法和終端設備

有效

• 申請號: 202010977845.1
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112124626B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 胡敏;李玖陽;王許煜;阮永井;李菲菲;潘顯俊;孫天宇;張戈
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/24;G06F30/20
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 史冬梅

本發明公開了一種Walker星座構型維持方法和終端設備，包括：根據Walker星座參數確定每顆衛星在仿真時間段內的第一偏置量；根據第一偏置量，對每顆衛星進行第一次偏置，得到第一次偏置后的Walker星座；根據第一次偏置后的Walker星座參數確定每顆衛星在仿真時間段內的第二偏置量；疊加第一偏置量和第二偏置量，對每顆衛星進行第二次偏置從而維持Walker星座構型。本發明先依據未偏置時星座相對漂移量擬合得出第一次偏置時的偏置量，而后利用第一次偏置后的相對漂移量擬合得出第二次偏置量，消除殘余項影響，使相對漂移大幅降低，具有操作簡單、星座構型維持精度高的優點；同時，由于僅在初始入軌時偏置，故不需要后續燃料消耗，節約衛星自身燃料，提高衛星運行壽命。

技術領域

本發明涉及一種Walker星座構型維持方法和終端設備，屬于Walker星座構型穩定性分析技術領域。

背景技術

衛星星座在運行過程中，由于受到各種攝動力影響，各衛星之間相對位置會逐漸漂移，進而逐漸偏離其標稱軌道，使星座整體結構發生變化。這種變化積累到一定程度，會使星座幾何構型遭到破壞，致使星座性能大幅度下降。

Walker星座以其重訪特性均勻和全球范圍內緯度帶覆蓋性好而被廣泛應用，典型的Walker導航星座有美國的GPS全球定位導航系統、歐洲Galileo導航系統、中國的北斗衛星導航系統和俄羅斯Glonass導航系統等。典型的低軌Walker星座有美國的Glboalstar等系統。隨著衛星發射成本的降低和衛星互聯網技術的發展，低軌星座的衛星數目逐漸增多，小衛星技術的發展和發射成本的降低使得低軌衛星星座中衛星數量劇增，OneWeb公司計劃發射由2620顆衛星組成的星座、Samgsung公司計劃發射由4600顆衛星組成的星座、Boeing計劃發射2956顆衛星組成的星座和Starlink最終計劃發射4.2萬顆衛星組成星座，這些星座規模巨大，星座中衛星分布密度很高，為了實現全球覆蓋和星座長期穩定運行，對星座構型保持精度提出了很高的要求。

目前國內外對衛星星座的構型保持的研究包括：陳雨等人基于在軌實測數據，通過機動累計相位差相對漂移較小的衛星來控制相位角相對漂移，可以使一年內的相位角相對漂移維持在±5°閾值內，但該方法星座中衛星數目較少且閾值偏大，無法滿足衛星數目較多的Walker星座構型維持要求。國外文獻中，Shah等人使用Lyapunov控制方法計算了星座絕對控制和相對控制所需的速度增量；Ulybyshev等人利用線性二次控制器借助推力實現星座中星間相對位置保持；Casanova等人研究了保證2維點陣花狀星座在J2攝動影響下星座構型穩定性的初始參數設置方法，但研究并不適用于Walker星座。

發明內容

本申請的目的在于，提供一種Walker星座構型維持方法和終端設備，具有操作簡單、星座構型維持精度高的優點；同時，由于僅在初始入軌時偏置，因此不需要后續燃料消耗，節約衛星自身燃料，提高衛星運行壽命。本發明在通過仿真得出未偏置時星座相對漂移量后，擬合得出第一次偏置的偏置量，而后依據星座在第一次偏置后的相對漂移量擬合得出第二次偏置量，兩次偏置量疊加，有效的控制住星座的相對漂移量。本發明提供的方法和對應的終端設備，特別適合于低軌Walker星座構型維持控制。

本發明中的Walker星座構型維持方法，包括：

根據Walker星座的參數確定每顆衛星在仿真時間段內的第一偏置量；

根據所述第一偏置量，對每顆衛星進行第一次偏置，得到第一次偏置后的Walker星座；

根據第一次偏置后的Walker星座的參數確定每顆衛星在仿真時間段內的第二偏置量；

疊加所述第一偏置量和所述第二偏置量，根據疊加后的結果，對每顆衛星進行第二次偏置，從而維持Walker星座的構型。

優選地，所述根據Walker星座的參數確定每顆衛星在仿真時間段內的第一偏置量，具體為：