[发明专利]低轨通信和导航增强混合星座维持控制边界计算及控制方法

说明书

本发明提供一种低轨通信和导航增强混合星座维持控制边界计算及控制方法，包括以下步骤：根据星座对地覆盖重数和观测仰角要求，计算卫星升交点赤经和相位角的控制边界；给卫星叠加随机的升交点赤经和相位角偏差，仿真低轨通信和导航增强混合星座的覆盖性能；分析摄动1年后卫星轨道倾角、升交点赤经和相位角相对漂移情况；计算卫星半长轴和轨道倾角偏置量，实现相对升交点赤经和相位角维持控制；给卫星标称半长轴和轨道倾角叠加半长轴和轨道倾角偏置量，分析摄动1年后卫星的轨道倾角、升交点赤经和相位角的相对漂移情况。按照本发明设计方法，能够明确低轨通信和导航增强混合星座维持控制需求，给出构型保持所需的卫星半长轴和轨道倾角偏置量。

技术领域

本发明属于低轨通信和导航增强混合星座维持控制技术领域，具体涉及一种低轨通信和导航增强混合星座维持控制边界计算及控制方法。

背景技术

利用低轨卫星组网形成通信星座可以实现全球范围内不间断实时通信，例如铱星系统和全球星系统。铱星系统星座由66颗高度约为780km的卫星组成，卫星分布在6个轨道面上；全球星系统星座由48颗高度约为1414km的卫星组成，卫星分布在8个轨道平面上。卫星导航系统卫星主要分布在中轨道区域，例如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的BDS以及欧盟的Galileo系统。利用低轨卫星星座形成导航增强系统，可以弥补中轨道全球卫星导航系统由于轨道高而带来的劣势，具有良好的应用前景。将低轨通信和导航增强功能统筹考虑，设计全球覆盖星座，是一个新颖的想法，目前国内外针对此类研究较少，缺乏这种特殊应用下的混合星座维持控制方法。

低轨通信和导航增强混合星座维持控制的难点在于，一是结合高观测仰角和对地覆盖重数要求，需要明确满足低轨通信和导航需求的星座漂移边界，为维持控制提供输入；二是由于低轨通信和导航增强混合星座卫星载荷要求高，需尽可能减少卫星控制频次，降低星座维护成本，实现星座长期、低能耗自主保持。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种低轨通信和导航增强混合星座维持控制边界计算及控制方法，能够快速明确低轨通信和导航增强混合星座维持控制需求，计算星座构型保持所需的卫星半长轴和轨道倾角偏置量，实现低轨通信和导航增强混合星座的长期、低能耗自主构型保持。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种低轨通信和导航增强混合星座维持控制边界计算及控制方法，包括以下步骤，如图1所示：

步骤1：计算星座维持控制边界；

低轨通信和导航增强混合星座对地最小覆盖取两重覆盖，如图2所示，观测仰角取10°，将全球区域按照经纬度均为1°的间隔划分为64800个小网格，假设仿真时刻为t，此时第i个小网格可见星座卫星颗数为Ni，计算Ni颗卫星对第i个小网格满足覆盖重数和观测仰角要求时，允许的升交点赤经和相位角的漂移边界。