[发明专利]一种适用地球同步卫星定点控制规划的解析计算方法

说明书

本发明一种适用地球同步卫星定点控制规划的解析计算方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、建立定点捕获轨道控制模型，确定控制目标变量和设计变量；步骤2、根据定点捕获轨道控制模型建立定点捕获控制终端约束模型；步骤3、根据定点捕获轨道控制模型和定点捕获控制终端约束模型确定三脉冲约束模型，并计算得到三脉冲的大小及其控制时机；步骤4、利用摄动迭代法确定全摄动条件下满足终端条件的三脉冲控制参数。本发明通过定点捕获轨道控制模型与定点捕获控制终端约束模型建立三脉冲约束模型，通过三种情况即可涵盖所有定点捕获控制可能出现的工况，迭代过程简单，2～3次即可收敛到目标值，过程简单，计算量小。

技术领域

本发明属于卫星导航信息处理技术领域，涉及一种适用地球同步卫星定点控制规划的解析计算方法。

背景技术

地球同步轨道卫星在进入工作轨道之前需要进行定点捕获控制，要求轨道高度、轨道偏心率大小和方向、定点位置均满足需求，其本质上属于平面内三脉冲轨道转移问题。定点捕获控制到底有几次，分别在什么时间进行，控制次数和控制时机能否进行调整，了解和把握后续控制的分布情况，可以使任务人员对后续工作进行合理的安排。定点捕获控制的基本思路为：在现有的经度偏差内，在恰当的轨道位置上，设置卫星经度漂移率，在卫星向定点位置漂移的过程中，对其进行若干次轨道控制，当漂至定点位置时，经度漂移率、偏心率、平经度差均满足捕获完成指标的要求。现有的定点捕获控制算法复杂，涉及多种工况，本发明提出一种解析且计算量小的定点捕获控制算法，便于工程实施。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用地球同步卫星定点控制规划的解析计算方法，以解决现有同步卫星定点控制规划的解析计算方法过程繁琐、计算量过大的技术问题。

本发明所采用的技术方案是：一种适用地球同步卫星定点控制规划的解析计算方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、建立定点捕获轨道控制模型，确定控制目标变量和设计变量；

步骤2、根据定点捕获轨道控制模型建立定点捕获控制终端约束模型；

步骤3、根据定点捕获轨道控制模型和定点捕获控制终端约束模型确定三脉冲约束模型，并计算得到三脉冲的大小及其控制时机；

步骤4、利用摄动迭代法确定全摄动条件下满足终端条件的三脉冲控制参数。

本发明的特点还在于，

步骤1中定点捕获轨道控制模型具体计算公式如下：

其中，Δv为切向控制脉冲，a_s＝42165.7km，V_s＝3074.6m/s分别为卫星参考轨道的半长轴和速度，l＝Ω+ω+M为卫星的平赤经，Δa、Δλ、Δe_x、Δe_y分别为脉冲控制作用下的轨道变化量，即半长轴、平经度、偏心率矢量变化量，下标0和f分别代表变轨前后的状态。

步骤1中目标变量为脉冲控制作用下的轨道半长轴a、平经度λ、偏心率矢量e_x和e_y，设计变量为三次切向脉冲Δv₁、Δv₂、Δv₃和第一次脉冲控制位置的平赤经l₁，定义x＝[Δv₁Δv₂ Δv₃ l₁]^T。

步骤2中定点捕获控制终端约束模型的计算公式如下：

三次切向脉冲第二次、第三次脉冲控制位置的平赤经l₂和l₃分别为：