[发明专利]一种目标轨道与星下点轨迹同时捕获方法

权利要求书

1.一种目标轨道与星下点轨迹同时捕获方法，其特征在于实现步骤如下：

（1）根据卫星入轨的实际倾角i₀、偏心率e₀和设计的回归特性N，计算i₀和e₀对应下满足设计回归特性N要求的轨道高度H_f，彼此之间的关系如下：

ω2=N4n[1-34J2(Rep)2(1-5cos2i0)+1-e02(1-3cos2i0)]-nA2cosi0p2-nA22cosi0p4[23+e026+1-e02-sin2i0(53-5e0224+321-e02)]-O[J4J2]---(1)]]>

其中，p=(Re+Hf)(1-e02),n=μ(Re+Hf)3,A2=32J2Re2,]]>p为半通径，n为平均角速度，A₂为常数符号，R_e为地球半长轴，μ为地球引力常数，ω_e为地球自转角速度，J₂和J₄分别为地球引力二阶和四阶带谐项系数，为地球非球形引力四阶摄动项。

当给定i₀、e₀和N后，可以根据公式(1)反解求出H_f；

（2）依据卫星控前星下点轨迹与过指定目标位置在赤道上的经度差λ_d、所述步骤（1）计算得到的目标轨道H_f、实际轨道的倾角i₀和偏心率e₀，计算卫星需要的相位调整量θ_f：

nλdθf=[1+A2(Re+Hf)2(1-4cos2i0)]·[ωe+A2μcosi0(Re+Hf)3.5(1-e02)2]---(2)]]>

（3）当给定某一轨道衰减率d_a，能够找到某一临界高度H_m使得卫星衰减到H_f时，卫星恰巧完成相位调整量θ_f，临界高度H_m满足下列关系：

θt=∫0t(μ(Re+Hm+da·t)3-μ(Re+Hf)3)dt---(3)]]>

其中，θ_t表示在时间t内卫星的相位漂移量，当θ_t=θ_f，时，计算得到该衰减率d_a对应的H_m，此时实现目标轨道与星下点轨迹的理论同时捕获，θ_f为漂移过程中的极值，继续漂移时θ_t按原路返回；

（4）考虑到实际应用中大气密度不稳定导致衰减率在内的波动，将卫星起漂高度设置于最高衰减率对应的临界值，当卫星完成相位漂移时将高度恢复至H_f，实现目标轨道与星下点轨迹的同时捕获；

（5）依据起漂高度和漂移期间可能的实际衰减率，预估具备同时捕获条件的时机

当给定相位漂移量θ_f和起漂高度H_m时，根据所述步骤（3）计算出不同衰减率对应的时间t，可给出具备同时捕获条件的大致时机；

若起漂星下点轨迹位于目标位置的东边，则所述步骤（4）中存在两次满足目标漂移量θ_f的时机；反之，若起漂星下点轨迹位于目标位置西边，则所述步骤（3）计算得到的H_m将会低于H_f，且所述步骤（4）中有且仅有一次相位漂移至θ_f的时机，此时进行升轨机动仍可实现同时捕获。

2.根据权利要求1所述的目标轨道与星下点轨迹同时捕获方法，其特征在于实现如下：所述步骤（4）中的衰减率范围的估计依据最新在轨观测量，根据所述步骤（3）计算得到临界高度范围将起漂高度设置为若实际衰减率低于则当第一次满足相位漂移量θ_f时，高度并未降至H_f，继续等待漂移直至第二次相位漂移量为θ_f时，将当前高度恢复至H_f即可实现同时捕获。为简便计算过程，取漂移时间的最小值为则意味满足第二次相位漂移量为θ_f时，高度已低于H_f，此时进行升轨机动即可同时捕获目标轨道和星下点轨迹；

上述衰减率范围的估计需要留有一定余量，以免实际衰减率更大时漂移过程中的极值仍然小于θ_f，导致相位漂移量没有机会经过θ_f即返回，表现在星下点轨迹上为无法进入控制盒范围，出现该种情况意味需要按照所述步骤（3）重新设置漂移起点。