[发明专利]一种考虑光照约束的地球同步轨道航天器自主绕飞方法

说明书

一种考虑光照约束的地球同步轨道航天器自主绕飞方法，它属于轨道航天器飞行技术领域。本发明解决了现有研究中服务航天器对目标航天器的观测效果差的问题。本发明的服务航天器在满足光照条件的位置进行第一次变轨，这样就充分考虑了航天器载荷对光照条件的需求，按照本发明的方法形成的自主绕飞，有效克服了现有方法中并未考虑航天器载荷对光照条件的需求的问题，使对目标航天器的观测更加清楚、准确。本发明可以应用于轨道航天器飞行技术领域。

技术领域

本发明属于轨道航天器飞行技术领域，具体涉及一种地球同步轨道航天器自主绕飞方法。

背景技术

近年来，各国对在轨服务能够带来的经济、社会效益都有了更加清楚的认识，在轨服务上的研究也有了很大的进展.在轨服务过程中需要对目标航天器进行一段时间的远距离或近距离的在轨监测，而在对目标航天器进行在轨监测之前需要为服务航天器设计变轨策略，使服务航天器到达目标监测轨道，对目标航天器进行在轨监测服务。通过绕飞的方式对目标航天器进行在轨监测是一种有效方式。但是在现有的对服务航天器和目标航天器的相对运动的研究中，均未考虑航天器载荷在实际工程中对光照条件的需求，而实际工程中航天器的载荷又往往需要在良好的光照条件下才能对目标取得较好的观测效果，因此，在现有研究中服务航天器对目标航天器的观测效果较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有研究中服务航天器对目标航天器的观测效果差的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种考虑光照约束的地球同步轨道航天器自主绕飞方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、以地心为圆心O建立地心惯性坐标系O-XYZ；

其中：X轴位于赤道平面、且+X轴由地心指向春分点，+Z轴由地心指向北极，Y轴位于赤道平面、且+Y轴、+X轴和+Z轴符合右手定则；

以服务航天器的质心为圆心O_T建立服务航天器轨道坐标系O_T-x_Ty_Tz_T；

其中：+z_T轴为服务航天器位置矢量的反向，+y_T轴为服务航天器运行轨道平面法向量的反向，+x_T轴、+y_T轴和+z_T轴符合右手定则；

以目标航天器的质心为圆心O_S建立目标航天器轨道坐标系O_S-x_Sy_Sz_S；

其中：+z_S轴为目标航天器位置矢量的反向，+y_S轴为目标航天器运行轨道平面法向量的反向，+x_S轴、+y_S轴和+z_S轴符合右手定则；

以目标航天器的质心为圆心O_S建立Hill坐标系O_S-x_Hy_Hz_H：

其中：+x_H轴为目标航天器位置矢量方向，+z_H轴为目标航天器运行轨道平面法向，y_H轴位于目标航天器运行轨道平面、且+x_H轴、+y_H轴和+z_H轴符合右手定则；

步骤二、建立目标航天器和服务航天器的相对动力学模型；

步骤三、将目标航天器和服务航天器的相对动力学模型转化到目标航天器轨道坐标系上，得到目标航天器轨道坐标系下的相对运动学模型；

步骤四、计算服务航天器由初始位置运行到满足光照条件位置B所需要的时间；