[发明专利]一种上面级多星部署全任务周期轨道设计方法

说明书

本发明公开了一种上面级多星部署全任务周期轨道设计方法，其步骤包括：步骤一、根据上面级多星部署任务，给出多星部署的一般流程，分析多星部署调相误差组成；步骤二、通过对分析出的几种组成的调相误差，轨道摄动、卫星分离和轨道机动造成的调相误差，进行误差补偿后设计漂移轨道；步骤三、再考虑调相漂移过程中其它干扰因素造成的调相误差，进行调相机动中途修正，进一步消除误差。通过充分考虑多星部署过程中的各类误差组成和影响因素，在对各调相误差进行补偿的基础上对上面级漂移轨道的参数进行设计，并通过基于有限阀值的调相机动中途修正方法，进一步有效地抑制消除了调相误差，整体上提高了多星部署的实现效果与所部署星座的初始性能。

技术领域

本发明属于航天器轨道设计领域，具体涉及一种上面级多星部署全任务周期轨道设计方法。

背景技术

为满足低轨微小卫星组网和星座应用的任务需求，利用先进上面级(以下简称上面级)进行多星部署是最佳的星座部署方式。上面级的主要任务是实现多星部署，利用其强大的机动能力，通过上面级的多次点火、起动，加速或减速机动至另一个漂移轨道，进行调相漂移，在完成相位调整后，再回归至目标轨道并完成卫星部署，实现星间相位快速调整，以满足不同卫星入轨的相位或高度要求。虽然卫星自身可以通过轨道控制实现一定的相位调整，但利用上面级进行高精度的多颗卫星部署不仅可以大幅节约卫星的推进剂，增加卫星在轨寿命，还可使星座系统快速投入应用，完成应急救灾、快速响应、低成本商业发射等空间任务。

利用上面级进行多星部署虽然拥有巨大的优势，但多星部署任务面临十分复杂的轨道设计问题，关键原因是评估轨道设计结果优劣的标准不仅仅局限于上面级自身轨道控制的效果，更重要的是被部署星座的初始性能，而影响星座性能的直接因素不仅包含每一颗卫星的部署轨道偏差，也包括各卫星之间的相对位置，而造成部署轨道偏差和相对位置偏差的因素包括：火箭末级入轨偏差、卫星分离偏差、上面级轨道机动控制和摄动干扰等。区别于传统航天器任务的轨道设计，在考虑星间相位差约束后，多星部署轨道设计对轨道控制精度的要求变得十分严苛，并且需要更加全面地考虑分离释放偏差、摄动影响对调相误差和星座性能的不利影响，而这些因素在传统航天器任务的轨道设计中往往是不需要考虑的。

目前，对上面级多星部署轨道设计的研究较少，主要包括针对调相轨道的设计与选择进行优化设计，并对部署过程中的误差修正方法进行了初步探索，尚没有在充分考虑各类误差组成和影响因素后，对多星部署全任务周期范围内的轨道设计方法进行详细的研究的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种上面级多星部署全任务周期轨道设计方法，充分考虑多星部署过程中的各类误差组成和影响因素，实现上面级在整个任务周期的轨道设计，通过误差补偿和基于有限阀值进行调相机动的中途修正，确保上面级部署星座的初始性能满足设计要求。

为了实现上述目的，本发明提供的一种上面级多星部署全任务周期轨道设计方法，其步骤包括：

步骤一、根据上面级多星部署任务，给出多星部署的一般流程，分析多星部署调相误差组成；

步骤二、通过对分析出的几种组成的调相误差，包括轨道摄动、卫星分离和轨道机动造成的调相误差，进行误差补偿后设计漂移轨道；

步骤三、再考虑调相漂移过程中其它干扰因素造成的调相误差，进行调相机动中途修正，进一步消除误差。

具体地，使用了基于误差补偿和进行调相机动中途修正的方法减小调相误差对漂移轨道设计的影响，

所述多星部署的一般流程为：

A1步、上面级进入目标轨道后，轨道周期为T₀，释放第一颗卫星；