[发明专利]一种有限时间约束的高轨目标抵近观测方法

权利要求书

1.一种有限时间约束的高轨目标抵近观测方法，其特征在于，具体分为三个阶段、九个步骤：

阶段(一)、起漂段，包括：

步骤一：确定高轨服务航天器与目标航天器的相对位置关系；

步骤二：根据步骤一的相对位置关系和抵近观测任务的时间约束，确定抵近方式、观测时刻和观测位置；

步骤三：根据步骤二确定的抵近方式、观测时刻和观测位置，计算相对经度漂移率，进而计算相应的变轨量和霍曼转移和最后一次变轨时刻；

步骤四：根据步骤三计算得到的变轨量和霍曼转移变轨时刻，高轨服务航天器通过两次变轨，实现轨道的圆化和起漂；

阶段(二)、漂移段，包括：

步骤五：计算高轨服务航天器穿越目标轨道平面的穿越时刻集合；

步骤六：计算高轨服务航天器轨道平面与目标轨道平面的夹角和速度增量；

步骤七：选取步骤五穿越时刻集合中的中间时刻并根据步骤六计算的速度增量对高轨服务航天器实施变轨，使其轨道平面与目标轨道平面重合；

步骤八：高轨服务航天器在变轨后新轨道上运行到预定观测时刻前12小时，进入抵近段；

阶段(三)、抵近段，包括：

步骤九：根据步骤三计算得到的变轨量和最后一次变轨时刻，高轨服务航天器通过一次变轨，改变轨道半长轴高度，变轨后，高轨服务航天器正常运行12小时，即可在预定观测时刻到达预定观测位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中的相对位置关系主要包括两部分：一是指高轨服务航天器和目标航天器的定点经度之差；二是高轨服务航天器定点于目标航天器轨道运行方向的前方或后方。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的抵近方式的确定方法包括：若高轨服务航天器定点于目标航天器轨道运行方向的前方，抵近方式为从东向西；反之，抵近方式为从西向东；

所述观测时刻的确定方法包括：若抵近方式采取从西向东抵近观测，则观测时刻选取当地时的0时；若抵近方式采取从东向西抵近观测，观测时刻则选取当地时的12时；

所述观测位置的确定方法包括：若观测时刻为当地时0时，观测位置选取目标航天器轨道坐标系R-bar方向+10km位置；若观测时刻为当地时12时，观测位置则选取目标航天器轨道坐标系R-bar方向-10km位置。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中的相对经度漂移率是指航天器地理经度每天的变化量，单位为°/天；

变轨量是指轨道半长轴的改变量；

变轨时刻是指高轨航天器运行到轨道拱点的时刻。

5.如权利要求1或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相对经度漂移率的计算方法包括：

其中，Δλ为服务航天器与目标航天器的经度差，N为漂移段的天数；

相应变轨量的计算方法包括：

其中，r_G为地球静止轨道半径；

相应变轨时刻的计算方法包括：

霍曼转移变轨时刻为：

t_Hohmann-1＝t₀

最后一次变轨时刻为：

t_last＝t_obs-12h

其中，t₀是初始时刻，t_obs是观测时刻，T为第一次变轨后的服务航天器轨道周期。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中的两次变轨，分别在轨道拱点处施加，采用经典的霍曼转移方式，实现轨道的圆化和起漂。