[发明专利]一种微幅调整轨道高度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星姿态与轨道控制技术，尤其是在飞轮平稳姿态控制的基础上使用喷气点喷微幅调整卫星轨道的方法。

背景技术

高光谱分辨率卫星安装有多个有效载荷，为了满足卫星窄视场相机的覆盖连续性，采用5天准回归轨道周期，两个回归周期之间的覆盖区域均连续覆盖。根据载荷工作需要，卫星必须具有姿态侧摆功能才可以完成任务；同时对卫星轨道高度要求非常严格，必须保持在标称轨道上下±300米。若频繁进入轨道控制模式，按照设计的模式切换流程，需要进行切除飞轮及磁卸载，打开陀螺组件和推力器，太阳帆板停转保持等等一系列复杂准备工作，轨控完毕后，又需要恢复稳态飞轮控制状态进行恢复操作，为了减小人为因素操作风险，简化在轨微幅调整轨道高度流程，有必要设计一套简单的方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种微幅调整轨道高度的方法，使得在不改变飞轮稳态控制的基础上，对推力器使用点喷的方式，实现对轨道高度微幅调整。

本发明的技术方案是提供一种微幅调整轨道高度的方法，使用推力器点喷方式实现对卫星轨道高度微幅调整，其包括以下步骤：

1）确定能够沿轨道切线方向施加推力的推力器喷嘴；

2）计算维持飞轮稳态控制状态需要对推力器输出喷气状况的约束；

3）根据计划调整的轨道高度计算推力器固定脉宽的数量。

所述步骤1）-2）中，对推力器输出的脉冲宽度与脉冲宽度之间的时间间隔有一定的约束，以保证稳态飞轮控制的姿态及稳定度指标要求。

在一个具体的实施例中，选择能够保证喷气力矩的对称性以及对姿态产生干扰力矩最小的一组喷嘴，计算使用所述喷嘴的标称推力在设定时间内对轨道高度的变化量                                                ；

计算所述喷嘴对卫星偏航轴产生的干扰力矩，即推力在设定时间内对角动量的增量及对卫星角速度的影响，并在验证卫星稳定度能够满足轨控时要求指标的前提下，确定推力器可持续工作时间，并计算飞轮将角速度控制到0所需要的时间；

根据轨道需要抬高的数值除以变化量后的结果得到需要喷气的时间t，再根据时间t除以每次喷气输出脉冲后的结果取整得到需要喷气的次数n，以此得到完成轨道高度调整需要的时间T=n×。

本发明中使用喷出推力沿着轨道切向方向的推力器，在稳态飞轮控制模式下，给推力器在固定时间送固定喷气脉宽，依据此方法使得卫星轨道高度微幅调整，本发明采用的上述方法与现有技术相比，其优点和有益效果是：

使用此方法进行轨道高度调整，简化了控制模式切换间的控制流程，避免了卫星模式之间的复杂切换，降低了人为误操作的风险，调整过程中姿态比较平稳，不影响有效载荷正常工作。另外也可以作为调整轨道的备份路径，提高了整星可靠性。

附图说明

图1为微幅调整轨道高度工作流程图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述一种微幅调整轨道高度的方法，能够在不改变飞轮稳态控制的基础上，对推力器使用点喷的方式，实现对轨道高度微幅调整，其包括如下步骤。

1．确定推力器喷嘴；

在卫星上安装布局的推力器，是控制卫星姿态与轨道的一种执行机构。在轨道切线方向施加推力可以对卫星轨道高度产生影响，在稳态飞轮控制模式下，按照推力器的局部，选择可以沿着轨道切线方向施加推力的喷嘴，用来调整轨道高度。附图1中所示指令点喷喷气模块喷气的产生就是由选定的喷嘴喷出。

2．计算维持飞轮稳态控制状态需要对推力器的约束；

飞轮稳态控制正如附图1中所示，卫星在太空运行中受到外干扰力矩的作用，运行姿态偏离目标姿态，必须使用测量敏感器测量的姿态，按照设计的控制器通过飞轮实时控制，使得姿态稳定在目标姿态。推力器沿着轨道切线方向施加推力，对轨道高度有影响，但是推力若不经过卫星质心，则产生如附图1中的喷气干扰力矩，同时对卫星姿态也产生影响。若要符合在调整轨道情况下对卫星姿态及稳定度的要求指标，考虑到安装飞轮的性能，必须确定出喷气输出脉宽。另外，卫星姿态从受到扰动到恢复平稳需要一定的时间，进而确定出输出喷气脉宽的时间间隔。

3．根据需要调整的轨道高度计算推力器固定脉宽的数量；