[发明专利]一种针对多个编队卫星周期性重访的轨道设计与控制方法

权利要求书

1.一种针对多个编队卫星周期性重访的轨道设计与控制方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、给定初始时刻主星的轨道元素；

具体过程为：

利用非奇异元素E＝(a,θ,i,q₁,q₂,Ω)^T描述任务初始时刻t₀主星的轨道元素；

其中θ为纬度幅角，a为瞬时半长轴，Ω为瞬时升交点赤经，i为瞬时轨道倾角，q₁、q₂为中间变量，q₁＝ecosω,q₂＝esinω，e为瞬时离心率，ω为瞬时近地点幅角；

给定任务初始时刻t₀主星的初始轨道根数；

步骤二、设计被观测卫星轨道S₁、S₂、S₃；

步骤三、针对轨道控制问题，执行步骤四至步骤七；针对轨道设计问题，执行步骤八至步骤十一；

步骤四、给出观测卫星的初始相对位置R_p0与速度V_p0，待求解变量为Δt、t₁、t₂及相对速度V_p2；

其中，Δt为观测卫星的脉冲时刻，t₁为观测卫星第一次飞越1号被观测卫星的时刻，t₂为观测卫星第一次飞越2号被观测卫星的时刻；

步骤五、消去V_p2，将方程组降至3维；

步骤六、根据重访约束，分别建立t₁、t₂与Δt的函数关系，使方程组降至1维；

步骤七、在给定时间区间采用一维数值搜索算法搜索Δt实现控制问题求解；

步骤八、针对轨道设计问题，待求解变量为t₁、t₂、t₃及面内相对速度V_1p；

其中，t₃为观测卫星第一次飞越3号被观测卫星的时刻；

步骤九、消去V_1p，将方程组降至3维；

步骤十、根据重访约束，分别建立t₂、t₃与t₁的函数关系，使方程组降至1维；

步骤十一、在给定时间区间内采用一维数值搜索算法搜索t₁实现轨道设计问题求解。

2.根据权利要求1所述的一种针对多个编队卫星周期性重访的轨道设计与控制方法，其特征在于：所述步骤二中设计被观测卫星轨道S₁、S₂、S₃；具体过程为：

被观测卫星轨道需要满足的约束方程为：

式中：为被观测卫星在初始时刻相对主星的位置矢量在LVLH系下的Z轴分量，为被观测卫星在初始时刻相对主星的速度矢量在LVLH系下的Z轴分量，为在初始时刻被观测卫星的轨道相对主星轨道的平均半长轴；

设计指标函数如式(2)所示；

式中：为指标函数，为相对平均纬度幅角，为相对平均升交点赤经；

利用网格法求式(2)的值，从中筛选出小于10^-2的U₁的值对应的作为方程组(1)的迭代初值，迭代求解方程组(1)得到的值，即可设计出与主星S_c共面且平均半长轴相同的被观测轨道S₁、S₂、S₃。