[发明专利]全球碳盘点卫星的轨道设计系统

权利要求书

1.一种全球碳盘点卫星的轨道设计系统，其特征在于，包括：

北半球长驻留单元，被配置为使全球碳盘点卫星运行在中轨椭圆轨道上，且使全球碳盘点卫星运行至远地点时，位于人类活动密集区域的纬度的上空；

冻结轨道单元，被配置为设置特殊轨道倾角，使得全球碳盘点卫星还运行在冻结轨道上，所述冻结轨道的远地点冻结在人类活动密集区域的纬度的上空；

太阳同步轨道单元，被配置为设置同步参数，使全球碳盘点卫星还运行在太阳同步轨道上，以使全球碳盘点卫星运行至远地点时，始终处于光照区；

回归轨道单元，被配置为使全球碳盘点卫星还运行在回归轨道上，获得与前一个回归周期一致的观测条件；

根据太阳同步轨道升交点的值，轨道倾角的值、第一函数和第二函数，获取近地点轨道高度和远地点轨道高度的关系；

第一函数表示轨道半长轴与近地点轨道高度和远地点轨道高度的关系；

第二函数表示轨道偏心率与近地点轨道高度和远地点轨道高度的关系。

2.如权利要求1所述的全球碳盘点卫星的轨道设计系统，其特征在于，所述人类活动密集区域的纬度为北纬20°～北纬45°之间；

所述同步参数包括轨道倾角、轨道半长轴和轨道偏心率；

所述观测条件包括观测点的卫星仰角和太阳高度角；

全球碳盘点卫星的轨道参数包括：

近地点轨道高度的范围为350km～1000km，远地点轨道高度的范围为6800km～8300km，近地点幅角的范围为215°～235°。

3.如权利要求2所述的全球碳盘点卫星的轨道设计系统，其特征在于，根据临界倾角的大小，将中轨椭圆轨道划分为顺行椭圆冻结轨道和逆行椭圆冻结轨道，顺行椭圆冻结轨道的轨道倾角为63.4°，逆行椭圆冻结轨道的轨道倾角为116.565°；

根据太阳同步轨道升交点每天东进约0.9856°的要求，选取全球碳盘点卫星的轨道倾角为116.565°。

4.如权利要求3所述的全球碳盘点卫星的轨道设计系统，其特征在于，轨道面的进动角速率为

其中R_e为地球半径，a为轨道半长轴，e为轨道偏心率，i为轨道倾角；

太阳同步轨道升交点的值满足如下条件：

其中轨道倾角为116.565°；

第一函数为a＝(h_p+h_a)/2+R_E；

第二函数为

其中h_p为近地点轨道高度，h_a为远地点轨道高度，R_E为地球半径；

将轨道倾角、第一函数和第二函数代入，得到近地点轨道高度h_p和远地点轨道高度h_a的组合方程；

根据组合方程得到轨道高度关系曲线。

5.如权利要求4所述的全球碳盘点卫星的轨道设计系统，其特征在于，所述回归轨道在经过一个回归周期后，星下点轨迹与前一个回归周期的星下点轨迹重叠：

D*·2π＝N·Dλ

其中N为一个回归周期内卫星绕地飞行的轨数，D*为回归周期内的升交日数，Δλ为横移角；

同步调整近地点轨道高度和远地点轨道高度，在保证太阳同步轨道约束的同时，对轨道周期、轨道进动、地球自转速度进行匹配设计，得到回归轨道；

基于Q值选取轨道高度关系曲线上的点，在近地点轨道高度350km～1000km，远地点轨道高度6800km～8300km，轨道倾角116.565°的中轨椭圆轨道的范围内迭代计算回归轨道的参数。

6.如权利要求5所述的全球碳盘点卫星的轨道设计系统，其特征在于，

通过调整近地点幅角，将全球碳盘点卫星的远地点设置于北半球特定纬度上空，使得全球碳盘点卫星在北半球人类活动较为密集区域的过境时间更长，以对北半球更长时间的观测；

根据近地点幅角与远地点纬度成正比关系，确定近地点幅角，选取北纬35°为远地点位置，选取全球碳盘点卫星的近地点幅角为220°。