[发明专利]一种基于增益在线估计的卫星自主轨道保持方法

说明书

本发明公开了一种基于增益在线估计的卫星自主轨道保持方法，其包含：S1、得到卫星轨道的平均轨道六根数；S2、当平半长轴相比参考半长轴衰减到一定阈值时，置允许轨道控制标识；S3、如果当前时刻的轨道平近点角表明卫星处于轨道的远地点时，进入轨道保持控制；S4、若是轨道保持控制的第一个控制周期，则根据当前轨道平半长轴的衰减程度计算得到需要的半长轴增量，采用可在线更新的轨道控制增益计算轨控的喷气时长；若否，判断当前轨道控制喷气时间是否达到了轨控的喷气时长，如果未达到，则继续喷气，如果已经达到，则置轨控结束标志，退出轨控；S5、计算目标半长轴改变量和实际半长轴改变量的偏差，通过轨道控制增益更新律改变轨道控制增益。

技术领域

本发明涉及一种基于增益在线估计的卫星自主轨道保持方法。

背景技术

卫星轨道保持控制一般指通过控制算法产生控制力作用于卫星，使得卫星的轨道参数产生有意义的改变，一般是通过卫星上安装的推力器来实现。

目前使用的推力器有脉冲喷气推力和连续小推力两种方式，其中绝大多数航天器使用的是化学推进器的脉冲喷气推力器。由于这种推力器能够提供较大的推力，短时间内即可使航天器获得所需的速度，因此可以将轨道控制问题简化，进而简化控制器的设计。但是，由于推力器输出推力的大小并不是常值，而是随星上燃料储量的变化而变化的，并且整星质量也会随燃料的消耗而变化，所以每次轨道控制需要的喷气时间都不相同买这种推力器启动前需要进行一定时间的预热，而轨道控制(例如半长轴)调整控制都是在轨道上的某一特定位置(例如远地点)进行，如果推力器输出推力不准，则为了达到需要的轨道控制精度，势必要在多个轨道周期内多次进行轨道控制，不利于推力器的使用。此外，对于长期运行于近地轨道的卫星而言，大气阻力是导致其轨道变化的主要原因，轨道越低，大气阻力影响越大，轨道控制的频率越高，因此，对单次轨道控制的精度提出了更高的要求，即尽量以最少的轨道控制次数达到所需的轨道控制精度。

综上，由于卫星质量变化、轨道模型建模误差以及喷气气压变化造成的推力变化等，都会对轨道控制精度产生较大的影响。为了保证轨道控制精度，每次轨道控制时都需要地面计算轨道控制参数，对于轨道控制非常频繁的卫星会消耗相关工作人员大量的精力，非常不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于增益在线估计的卫星自主轨道保持方法，通过计算每次轨道控制实际结果与参考结果的误差，在线的自主修正轨道控制参数，既不需要地面人为干预，也能够实现较高精度的轨道控制，该方法可用于各类使用喷气推力器作为轨道控制执行机构的卫星中，且方法简单，计算量小，占用星上资源少，易于实际应用。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于增益在线估计的卫星自主轨道保持方法，用于使用喷气推力器作为轨道控制执行机构的卫星中，其特征是，包含：

S1、根据当前GPS或星上轨道递推得到轨道瞬时六根数，采用迭代算法得到卫星轨道的平均轨道六根数；

S2、根据平均轨道六根数得到当前的轨道平半长轴，当平半长轴相比参考半长轴衰减到一定阈值时，置允许轨道控制标识；

S3、根据平均轨道六根数计算当前的轨道平近点角，如果当前时刻的轨道平近点角表明卫星处于轨道的远地点时，进入轨道保持控制；

S4、判断是否为轨道保持控制的第一个控制周期，若是，在该控制周期内，根据当前轨道平半长轴的衰减程度计算轨控需要的半长轴增量，并根据该半长轴增量，采用可在线更新的轨道控制增益计算轨控的喷气时长；若否，判断当前轨道控制喷气时间是否达到了轨控的喷气时长，如果未达到，则继续喷气，如果已经达到，则置轨控结束标志，退出轨控；