[发明专利]一种基于基准卫星的相位维持方法

说明书

本发明提供了一种基于基准卫星的相位维持方法，包括如下步骤：(1)计算卫星相位漂移的边界值；(2)星座组网后，计算星座中每颗卫星的相位；(3)分别以星座中每颗卫星为目标卫星，计算星座中其余卫星相对于目标卫星的相位角漂移量；(4)计算相位角漂移量的累加值；(5)选取相位差设计标称值最小且相对于目标卫星的相位角漂移量临界阈值最少的卫星作为基准卫星，判断需进行相位维持的卫星，并预计相位维持时间；(6)在需进行相位维持的卫星相对基准卫星的相位差临近阈值时，根据相位角漂移方向，对需进行相位维持的卫星实施轨道控制，实现相对相位的调整与保持。本发明克服了绝对站点维持次数多的缺点，降低星座构型维持的复杂度。

技术领域

本发明涉及一种星座构型维持方法，具体涉及一种基于基准卫星的Walker星座相位维持方法，属于卫星控制技术领域。

背景技术

全球高覆盖率、超短重访间隔等使用需求，使新的卫星项目中从数十颗到数百颗的卫星星座被提出，Walker星座以其在全球范围内纬度带覆盖、均匀的重访特性而被广泛应用。Walker星座中每颗卫星的轨道高度、倾角及偏心率相同，理论上星座的构型也将保持不变。但是卫星在轨除了受地球引力作用外，还受到包括地球扁率摄动、日月引力摄动、大气阻力摄动以及太阳光压等摄动力的作用；由于星座中各卫星的入轨偏差及摄动力的不同，引起星座中卫星受到不同程度的轨道衰减和卫星间相位漂移，导致星座构型发散。如果不对星座构型进行维持，将最终导致星座结构失调，并影响星座的服务性能。

为了实现对卫星星座的构型控制，通常先确定星座构型中卫星的最大容许漂移量。当卫星位置超过某个位置时会影响到星座性能，使星座性能有恶化的趋势，那么该位置就是卫星能够偏离标称位置的最大位置，即最大容许漂移量。星座构型维持一般可分为绝对站点维持和相对站点维持两种基本方法。

绝对站点维持是把每一颗卫星维持在一个相对于地球或者惯性空间的确定位置，一般将卫星维持在基于设计轨道给出最大容许漂移量的站点维持盒内运行，当有一颗卫星漂离标称位置，临近最大容许漂移量边界，则对该卫星实施一次轨道控制，将卫星维持在标称位置附近，从而达到对整个星座构型维持的目的。绝对站点维持实施简单，便于星座自主维持，但维持次数较多，对星座的服务性能的连续性会产生较大影响，一般在需要补偿大气耗散影响的低轨卫星星座维持中应用较多。

相对站点维持只维持卫星之间的相对几何关系而不是卫星的绝对位置，胡松杰等提出一种基于参考轨道的Walker星座相对相位保持策略，以星座中所有卫星半长轴偏差的平均值为整个星座半长轴的偏差值，并以此作为参考轨道计算每颗卫星相对相位漂移量，继而对相对相位漂移量超过最大容许漂移的卫星实施轨道控制，维持星座构型。相对相位维持策略可减少维持次数，降低因星座构型维持引起的服务中断时间，但实施起来相对复杂，且取所有卫星半长轴偏差的平均值作为参考轨道，会将半长轴偏差较大的卫星的偏差值引入其他卫星，导致对最终卫星的相对相位漂移量计算存在误差，且卫星相对相位漂移率通过理论计算得到，无法模拟卫星在轨真实情况，尤其是对低轨受大气摄动力影响较大的卫星，不能准确判断需要相位维持的卫星，此时相位维持策略将会失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的相位维持策略维持次数过多或者实施过程复杂。

为了解决上述技术问题，本发明针对低轨倾斜圆轨道卫星星座，在长期运行时对其轨道及构型进行维持，保障星座在寿命期内提供稳定服务。具体技术方案如下：

一种基于基准卫星的相位维持方法，包括如下步骤：

(1)根据卫星星座的服务性能及覆盖指标，计算卫星相位漂移的边界值；

(2)星座组网后，计算星座中每颗卫星的相位；

(3)分别以星座中每颗卫星为目标卫星，计算星座中其余卫星相对于目标卫星的相位角漂移量；

(4)分别以星座中每颗卫星为目标卫星，计算星座中其余卫星相位角漂移量的累加值；