[發明專利]一種基于星時驅動的電推進位置保持方法

有效

• 申請號: 202011033010.7
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112278330B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 王裙;周中澤;李光旭;吳培亞;趙性頌;黨紀紅;董曉剛;李曉峰;石恒;劉瀟翔;李樂堯;何剛;陳志華;周艷麗;王建花
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明一種基于星時驅動的電推進位置保持方法，對電推進點火任務參數進行預處理，按參數是否根據任務變化的特點分為策略參數和屬性參數；通過星時驅動，按時間順序依次進行電推力器每軌點火前的初始化工作、矢量調節機構轉向調節、電推力器參數配置、開機弧段處理。本發明實現了電推進的多軌道和多弧段的自動點火任務，提高了衛星的自主運行能力，點火軌道數和弧段數可地面靈活配置，具有更好的靈活性和可擴展性。

技術領域

本發明涉及一種基于星時驅動的電推進位置保持方法，主要用于衛星電推力器位置保持的軟件設計與實現，屬于航天器嵌入式軟件設計領域。

背景技術

電推進是一種利用電能加速推進工質從而實現高比沖的航天器推進技術。高比沖帶來的低推進劑消耗可以大幅縮減推進劑攜帶量。與化學推進相比，采用電推進系統可以延長衛星壽命、改善在軌性能和提高載荷比。電推進應用于衛星的軌道提升、位置保持成為發展趨勢。但是由于電推進的推力小，電推進衛星的位置保持以數周為一個位保周期，每個位保周期的前幾日由地面測軌制定位保策略確定位保參數，剩余的時間內衛星每圈軌道都進行數次的位保點火控制，并在此基礎上進行角動量卸載。將電推力器在每軌點火時段看成是衛星在軌道上運行的一個弧段，電推進位置保持是由多個軌道和多個弧段組成。

針對電推進點火任務的多軌道和多弧段特性，傳統的完全依賴地面測控網進行推力器開關機，工作量極大增加。本發明提出了一種基于星時驅動的電推進位置保持方法，地面上傳一次位保周期內所有位置保持的點火參數，由衛星自動執行點火。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種基于星時驅動的電推進位置保持方法，解決了傳統的完全依賴地面測控網進行推力器開關機的問題。

本發明的技術方案是：一種基于星時驅動的電推進位置保持方法，包括如下步驟：

(1)對電推進點火任務參數進行預處理，按參數是否根據任務變化的特點分為策略參數和屬性參數；

(2)根據策略參數和屬性參數，通過星時驅動，按時間順序依次進行電推力器每軌點火前的初始化工作、矢量調節機構轉向調節、電推力器參數配置、開機弧段處理。

所述步驟(1)的具體方法為：

(11)對每個電推力器進行數字編號索引1,2…,NUM，其中NUM為電推力器安裝的數目。

(12)每次點火任務前，根據地面是否需要更新點火任務參數，將點火任務參數分為策略參數和屬性參數。

所述步驟(12)的具體方法為：

(121)將策略參數具象為一組變量V：點火軌道周期數nOrb、開機弧段數nArc、點火時長和位置用點火起始時刻TS以及點火結束時刻TE來表示，開機弧段所使用的推力器用編號E來表示。每次點火的策略參數中均包含(nOrb×nArc)個TS、TE和E。在每次位保點火任務前，由地面注入該組變量值。

(122)將屬性參數具象為一組變量R：每個推力器的推力時延TD、預置矢量調節機構角度所需時間TP，推力器配置參數時間TC。屬性參數中均包含NUM個TD。該組參數一般不隨位保策略變化而變化。

所述步驟(2)的具體方法為：

(21)根據每軌第一個開機弧段的推力器編號E，取出該弧段對應的推力器時延TD。根據第一個弧段的點火起始時間TS和推力器時延TD以及預置矢量調節機構角度所需時間TP，計算出每軌點火前初始化對應的時刻Ti，即Ti＝TS-TD-TP。判斷衛星的星時Ta與Ti的大小，若Ta等于Ti時，則轉入步驟(22)，進行每軌點火任務前的初始化工作，否則進入步驟(31)；

(22)置開機弧段計數器A＝1，并計算出角動量卸載量對應的該軌所有弧段所用推力器的方向偏移量，之后轉入步驟(23)；