[发明专利]基于数值解的卫星轨道控制量计算方法

说明书

本发明公开了一种基于数值解的轨道控制量计算方法，涉及应用天体力学和航天测控领域。本发明通过对卫星施加周向冲量，可以调整星下点轨迹在地面上的漂移方向，进而调整卫星对地观测范围，适合商业遥感卫星的机动作业。首先，计算在当前轨道根数下卫星通过目标所在经线的各圈次的纬度，并筛选出靠近目标的卫星圈次。其次，对于每一圈次，基于数值方法迭代计算周向冲量。最后，根据周向冲量和相交时间给出燃料最优解和时间最优解。本发明提供的轨道控制量计算方法，控制精度较高，适用于高精度遥感卫星的轨道控制任务。

技术领域

本发明涉及应用天体力学和航天测控技术领域，具体的说是涉及一种卫星轨道控制量计算方法，尤其是涉及一种基于数值解的卫星轨道控制量计算方法。

背景技术

随着航天技术的发展，对卫星飞行任务提出了越来越复杂的要求，要求卫星的飞行轨道是可以控制的。由于商业卫星的制造和发射成本较高，为了改变卫星的对地观测范围，通过调整轨道而不是重新发射卫星将是未来的趋势。除了成本因素，在一些突发性时间或者快速对地成像任务时，相对于重新发射卫星而言，轨道控制显然更能够提高响应速度。通过调整卫星的轨道高度，可以调整星下点轨迹在地面上的漂移方向，进而调整卫星的对地观测范围，因此针对星下点轨迹调整的控制量计算对于在轨卫星重调度完成快速响应任务具有重要意义。传统的方法大多依赖于二体模型的分析解来显示给出控制量。由于力学模型的较为简化，计算的控制量和实际的控制量存在偏差，导致卫星星下点与目标存在一定偏差，控制精度不高，不利用高精度对地成像等应用。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种基于数值解的卫星轨道控制量计算方法，通过对卫星施加周向冲量调整卫星对地面的观测范围，提高了控制精度，可适用于高精度遥感卫星的轨道控制任务。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于数值解的卫星轨道控制量计算方法，通过对卫星施加周向冲量来调整卫星对地观测范围，具体包括：

步骤S1，预先设定卫星的初始轨道根数和目标点的经纬度；

根据初始轨道根数，计算卫星轨迹通过所述目标点所在经线的一系列候选轨道圈次，从所述候选轨道圈次中筛选出靠近所述目标点的接近轨道圈次；

步骤S2，对于每一所述接近轨道圈次，分别基于数值方法迭代计算出让所述卫星经过目标点的周向冲量；

步骤S3，根据步骤S2计算获得的周向冲量及相交时间分别得到燃料最优解和时间最优解，即分别获得燃料最小情况下需要对卫星施加的周向冲量，以及时间最小情况下需要对卫星施加的周向冲量；其中，所述相交时间是指卫星星下点通过所述目标点的时间。

作为本发明的进一步改进，所述卫星为对地观测卫星。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，在一系列候选轨道圈次中筛选所述接近轨道圈次时，要求卫星在所述接近轨道圈次经过目标点所在经线时，卫星与目标点的纬度差需小于设定的阈值。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，所述数值方法为牛顿迭代法。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，卫星轨迹主要指星历或者星下点轨迹，且采用高精度轨道预报模型HPOP进行预报。

本发明的有益效果是：本发明提供的轨道控制量计算方法，相对于传统的解析方法，卫星过顶更精准，控制精度更高，适用于高精度遥感卫星的轨道控制任务，有利于获得稳定可靠的高分辨率卫星图像。另外，本发明采用数值方法进行迭代计算，除了HPOP，还支持其他多种预报模型，形式更灵活。

附图说明

图1为本发明实施例所述目标经线上星下点与目标的纬度差示意图。

结合附图，作以下说明：