[发明专利]一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法

说明书

本发明涉及一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法，属于飞行器网捕废弃卫星技术领域；步骤一、获取废弃卫星的历史姿态运动特性参数，包括姿态角速度ω、最大章动角θ_max和最小章动角θ_min；步骤二、设置姿态稳定角速度阈值ω₀和网捕载荷适应角度阈值θ₀；步骤三、根据姿态角速度ω、最大章动角θ_max和最小章动角θ_min，以及姿态稳定角速度阈值ω₀和网捕载荷适应角度阈值θ₀确定废弃卫星的网捕方位；本发明根据废弃卫星姿态运动特性参数、姿态稳定角速度阈值以及网捕载荷适应角度阈值，设计了废弃卫星不同姿态运动特性下的网捕方位，实现了废弃卫星姿态运动特性的全覆盖。

技术领域

本发明属于飞行器网捕废弃卫星技术领域，涉及一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法。

背景技术

飞行器利用网捕载荷捕获高轨废弃卫星并将其拖曳至坟墓轨道是一种安全有效的轨道环境清理方式。废弃卫星在轨姿态一般会绕其最大惯量轴自旋并伴随不同程度的姿态章动，其运动特性可用姿态角速度和章动角描述，并章动角是周期性变化的，存在最大章动角和最小章动角。

由网捕载荷特性可知当网捕方向与废弃卫星太阳帆板垂直时，网捕成功率最高。而废弃卫星的太阳帆板随其本体在空间是不断变化的，故为了提高对废弃卫星的网捕成功率，需要根据废弃卫星的姿态运动特性设计合适的网捕方位。

目前没有发现与本发明类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内类似的资料。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法，根据废弃卫星姿态运动特性参数、姿态稳定角速度阈值以及网捕载荷适应角度阈值，设计了废弃卫星不同姿态运动特性下的网捕方位，实现了废弃卫星姿态运动特性的全覆盖。

本发明解决技术的方案是：

一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法，包括如下步骤：

步骤一、获取废弃卫星的历史姿态运动特性参数，包括姿态角速度ω、最大章动角θ_max和最小章动角θ_min；

步骤二、设置姿态稳定角速度阈值ω₀和网捕载荷适应角度阈值θ₀；

步骤三、根据姿态角速度ω、最大章动角θ_max和最小章动角θ_min，以及姿态稳定角速度阈值ω₀和网捕载荷适应角度阈值θ₀确定废弃卫星的网捕方位。

在上述的一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法，所述步骤二中，姿态稳定角速度阈值ω₀根据常规卫星平台的姿态稳定度a确定，取ω₀≤100a。

在上述的一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法，所述步骤二中，网捕载荷适应角度阈值θ₀的确定方法为：

sinθ₀≤2×λ×V×T÷L

式中，L为废弃卫星太阳帆板伸展方向尺寸；

V为网捕载荷接触废弃卫星时前向速度；

T网捕载荷完成收拢网口的时间；

λ为取值安全系数，取值λ为0.4-0.6。

在上述的一种基于废弃卫星姿态运动特性的网捕方位设计方法，L小于等于40m；V大于等于6m/s；T小于等于1.5s；θ₀为10°-16°