[发明专利]一种仅使用一对斜对称推力器的位置保持优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种静止轨道卫星的位置保持优化方法，特别涉及一种仅使用 一对斜对称安装推力器的位置保持优化方法，属于卫星轨道控制技术领域。

背景技术

由于地球非球形引力、日月第三体引力以及太阳光压等摄动的影响，静止 轨道卫星相对标称点位置发生漂移。地球非球形引力摄动主要引起卫星经度漂 移率的变化使卫星在经度方向上的漂移，日月引力摄动主要引起卫星倾角的变 化使在纬度方向上的漂移，而太阳光压摄动主要引起卫星偏心率的变化使卫星 在经度方向和径向方向震动。随着时间的推移，这些摄动力对卫星产生的影响 会使卫星逐渐漂移出定点保持窗口。因此，静止轨道卫星需要在一定时间间隔 内进行轨道机动来抵消摄动因素的影响使卫星能够在任务周期内始终保持在卫 星的定点窗口内(李恒年.地球静止卫星轨道与共位控制技术[M].北京:国防工 业出版社,2010.)。

电推进具有比冲高、质量轻、体积小，特别是消耗工质少等优点，用于航 天器能显著提高有效载荷比，若增加推进剂携带量则可延长工作寿命。电推进 发动机可以长时间持续工作，开关机基本不受限制，一般在几十到几百毫牛顿 量级(高扬.电火箭星际航行：技术进展、轨道设计与综合优化[J].力学学报, 2011,43(6):991～1019.)。两组斜对称安装在卫星的背地板上，分别为NW-SE 和NE-SW，每组斜对称推力器包括一个北推力器和一个南推力器，两组斜对称 的推力器构成四方形，可以实现在轨位置保持(AnzelB.,Stationkeepingthe HughesHS702SatellitewithaXenonIonPropulsionSystem,IAF-98-A.1.09,49th InternationalAstronauticalCongress,Sept28-Oct2,1998,Melbourne,Australia.)。

但在某个推力器出现故障后，与其对称安装的另一个推力器也无法工作， 仅能利用另外剩余的推力器对完成位置保持控制，所以仅有两对推力器中的一 对可以工作：NW(1)-SE(4)或NE(2)-SW(3)，这就是故障模式。如推 力器NE(2)出现故障，则由推力器对NW(1)-SE(4)实现位置保持控制。 在故障情况下，将推力器的开机的4个位置赤经作为变量，再加上4个推力器 速度增量，相应的会有8个自变量，而被控目标轨道要素有5个变量，分别为 轨道倾角矢量(2个变量)、偏心率矢量(2个变量)和经度漂移率(1个变量)， 相应的有5个等式方程，自变量个数大于等式方程约束的个数，通过优化求解8 个变量，优化的目标是推力器总速度增量最小，即燃料最优。

发明内容

本发明公开的一种仅使用一对斜对称推力器的位置保持优化方法要解决的 技术问题是，提供一种仅使用一对斜对称推力器即可实现静止轨道卫星位置保 持优化方法，此外，所述的方法能够以燃料最优的方式解决部分推力器失效的 静止轨道卫星东西和南北方向位置飘移的问题，即实现静止轨道卫星位置保持。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种仅使用一对斜对称推力器的位置保持优化方法，在一个 位置保持周期内斜对称推力器各开机两次，同时控制轨道倾角、平经度飘移率 和偏心率，将推力器的开机赤经和开机速度增量作为自由变量，通过优化求解 相应的开机赤经和开机速度增量，完成若干次的位置保持周期，即可实现仅使 用一对斜对称推力器的位置保持。

本发明公开的一种仅使用一对斜对称推力器的位置保持优化方法，具体步 骤如下：

步骤一、确定一个位置保持周期轨道保持所需的初始轨道要素以及摄动对 轨道要素一个位置保持周期的改变量，作为轨道保持的计算输入。