[发明专利]一种编队卫星系统星间气动外形差异在轨标定方法

说明书

一种编队卫星系统星间气动外形差异在轨标定方法，通过GNSS对编队卫星的实时相对测量，获取所需编队主星与编队辅星的实时星上数据，通过计算确定当前时刻每颗卫星的星间气动外形差异值进行卫星的气动外形在轨标定，解决了编队卫星星间气动外形差异定量辨识与评估需求，进一步提升编队卫星在轨任务运行的品质提供保障，星间气动外形差异在轨标定方法全过程清晰，方法简单可靠，计算精度更高。

技术领域

本发明涉及一种编队卫星系统星间气动外形差异在轨标定方法，属于编队卫星技术领域。

背景技术

随着编队卫星任务不断在轨成功应用以及应用任务复杂度、需求的持续提升，编队卫星系统控制任务将会面临着高控制精度、高控制精度稳定度以及长寿命等方面压力。

近距离绕飞编队的控制精度影响因素复杂，主要包括测量敏感器的测量误差、动力学模型误差以及执行机构相关误差等。实际上，现有研究成果对于星间气动外形差异的影响往往在做出编队卫星多星外形一致的假定约束后作为小量而忽略。实际上，由于卫星在发射前往往处于收拢状态，卫星在轨运行实际气动外形无法像质量一样在发射入轨前精确获得，卫星气动外形往往是理论计算值。随着用户需求对编队控制精度以及稳定性要求越来越高时，编队卫星之间星间气动外形差异的影响就变得不可忽略。编队卫星之间星间气动外形差异高精度标定能够为后续燃料均衡管理以及主辅星切换等在轨任务规划提供决策判据条件。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，缺少满足用户需求的能够降低编队卫星之间星间气动外形差异对卫星编队影响控制技术的问题，提出了一种编队卫星系统星间气动外形差异在轨标定方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种编队卫星系统星间气动外形差异在轨标定方法，步骤如下：

(1)编队辅星根据星载GNSS接收机输出本星相对编队主星的实时测量信息，获取当前相对半长轴Δa_i，计算相对半长轴变化率K_Δa_i；

(2)地面系统连续采集编队卫星非编队控制时间段内每颗卫星下传的气瓶、推进剂贮箱的压力及温度实时测量数据，计算每颗卫星的燃料剩余量，并根据卫星发射前称重获取的卫星干质量，计算每颗卫星当前实际卫星质量；

(3)依据步骤(2)获取的每颗卫星当前实际卫星质量，计算第i个编队辅星相对编队主星的相对质量偏差绝对值；

(4)当第i个编队辅星与编队主星的相对质量偏差绝对值R_Mi小于阈值时，根据步骤(1)所得半长轴差值变化率K_Δa_i与步骤(2)所得编队主星实际质量，进行第i个编队辅星与编队主星之间星间气动外形标定。

所述步骤(1)中，半长轴差值变化率K_Δa_i的计算方法为：

式中，Δa_i为第i颗编队辅星半长轴与编队主星半长轴的差值；T为第i颗编队辅星当前星上时间；N为相对半长轴Δa_i的计算次数；N₀为调节参数，i表示编队辅星卫星标号。

所述步骤(3)中，第i个编队辅星相对编队主星的相对质量偏差绝对值R_Mi计算方法如下:

R_Mi＝|M_i-M₀|/M₀

其中，M₀为编队主星当前实际质量；M_i为第i个编队辅星当前实际质量，其中，i为正整数。