[发明专利]一种超低太阳同步轨道光学遥感卫星自主任务规划方法

说明书

一种超低太阳同步轨道光学遥感卫星自主任务规划方法，包括以下步骤：考虑大气阻力作用和推力作用对卫星轨道进行外推；根据自主轨道维持策略规划维轨弧段；根据成像任务和数传任务需求分别规划成像弧段和数传弧段；根据优先级对有交集的维轨、成像、数传弧段进行删减；根据规划的弧段预估能源是否满足需求，若不满足，对规划的弧段进行删减；根据规划的弧段更新面质比，利用更新的面质比再次进行规划，直至规划的弧段与上一次相比不发生变化；完成接下来多个圈次的自主任务规划。本发明将电推进的自主轨道维持作为任务规划的重要约束，优先将卫星能源用于卫星轨道维持，在此基础上，实现成像任务和数传任务的最大化。

技术领域

本发明属于卫星自主任务规划技术领域，特别是一种超低太阳同步轨道光学遥感卫星自主任务规划方法。

背景技术

超低轨道卫星一般是指运行在轨道高度300km以下150km以上的卫星，在此轨道部署卫星，可大幅缩短载荷与地面的作用距离，从而提升载荷工作效能，降低卫星研制和发射成本。超低轨卫星由于大气阻力很大，多使用基于电推进的轨道控制进行轨道维持控制，电推进的能耗非常高，其开机取决于轨道衰减以及轨控需求，多为自主完成，电推进的使用对卫星应用载荷形成了约束。

CN202110559824.2提出一种卫星自主任务规划约束条件自完善方法及系统，针对具有自主任务规划能力的对地观测卫星，开展带有可调参数的任务规划约束条件建模，并利用在轨数据实时估计模型中的可调参数，从而完成对卫星当前成像与数传任务能力的有效估计。

此方法未考虑到运行于超低轨道上的卫星由于使用电推进需要大量电能，在进行轨道维持的圈次不能进行调姿观测任务，因这种调姿会加剧大气阻力对卫星运行轨道的影响，并且载荷应用会加剧电能的消耗。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种超低太阳同步轨道光学遥感卫星自主任务规划方法，将电推进的轨道维持作为重要条件进行自主任务规划，实现成像任务和数传任务的最大化。

本发明的技术解决方案是：

一种超低太阳同步轨道光学遥感卫星自主任务规划方法，包括以下步骤：

1)根据卫星当前的在轨数据和轨道动力学方程，外推得到一个或多个任务规划圈次的轨道数据，判断是否需要规划自主轨道维持任务，如果是，生成用于进行自主轨道维持任务的维轨弧段，进入2)，否则直接进入2)；所述在轨数据包括轨道数据和面质比；

2)判断是否有待执行的成像任务，如果有，根据待执行的成像任务的需求和卫星成像机动角度约束规划成像弧段，进入3)，否则直接进入3)；

3)判断是否有待执行的数传任务，如果有，根据待执行的数传任务的需求和卫星数传机动角度约束规划数传弧段，进入4)，否则直接进入4)；

4)判断维轨弧段、成像弧段和数传弧段两两之间是否有交集，如果有，根据任务优先级进行对有交集的弧段进行删减，使得有交集的弧段仅保留优先级最高的任务，进入5)，否则直接进入5)；

5)根据规划的维轨弧段、成像弧段、数传弧段以及正常对地飞行弧段计算任务规划圈次的耗电功率，结合太阳能帆板的充电功率和当前电量，计算任务规划圈次每一时刻的预估电量；

6)判断任务规划圈次每一时刻的预估电量是否满足卫星的能源需求，如果不满足，根据优先级删除一个成像弧段或数传弧段，返回步骤5)，直至预估电量满足卫星的能源需求或无可删减的弧段，进入步骤7)；

7)根据规划的弧段更新卫星的面质比，利用更新的面质比，重复步骤1)～6)，将两次规划的弧段进行比较，如果未发生变化，完成任务规划圈次的自主任务规划；如果发生了变化，再次重复步骤1)～6)，直至规划的弧段与上一次相比不发生变化，完成任务规划圈次的自主任务规划。

优选的，所述步骤1)中，轨道动力学方程考虑大气阻力作用和推力作用，表达式具体为：