[发明专利]一种目标轨道与星下点轨迹同时捕获方法

摘要

一种目标轨道与星下点轨迹同时捕获方法，根据卫星入轨的实际倾角i0、偏心率e0和设计的回归特性N，计算上述i0和e0对应下满足设计回归特性要求的轨道高度Hf，依据控前星下点轨迹与过指定目标位置在赤道上的经度差λd、目标轨道的Hf、实际轨道的倾角i0和偏心率e0，计算卫星需要的相位调整量θf，计算临界高度Hm，当给定某一轨道衰减率da时，能够同时满足卫星从Hm衰减到Hf，且卫星恰巧完成相位调整量θf。考虑到实际应用中大气密度不稳定导致衰减率在内的波动，将卫星起漂高度设置于最高衰减率对应的临界值，当卫星完成相位漂移时将高度恢复至Hf，最终实现目标轨道与星下点轨迹的同时捕获。本发明使卫星仍然能够获得目标回归特性，且地面轨迹同时锁定在给定的控制范围之内。

主权项

1.一种目标轨道与星下点轨迹同时捕获方法，其特征在于实现步骤如下：（1）根据卫星入轨的实际倾角i₀、偏心率e₀和设计的回归特性N，计算i₀和e₀对应下满足设计回归特性N要求的轨道高度H_f，彼此之间的关系如下：ω2=N4n[1-34J2(Rep)2(1-5cos2i0)+1-e02(1-3cos2i0)]-nA2cosi0p2-nA22cosi0p4[23+e026+1-e02-sin2i0(53-5e0224+321-e02)]-O[J4J2]---(1)]]>其中，p=(Re+Hf)(1-e02),n=μ(Re+Hf)3,A2=32J2Re2,]]>p为半通径，n为平均角速度，A₂为常数符号，R_e为地球半长轴，μ为地球引力常数，ω_e为地球自转角速度，J₂和J₄分别为地球引力二阶和四阶带谐项系数，为地球非球形引力四阶摄动项。当给定i₀、e₀和N后，可以根据公式(1)反解求出H_f；（2）依据卫星控前星下点轨迹与过指定目标位置在赤道上的经度差λ_d、所述步骤（1）计算得到的目标轨道H_f、实际轨道的倾角i₀和偏心率e₀，计算卫星需要的相位调整量θ_f：nλdθf=[1+A2(Re+Hf)2(1-4cos2i0)]·[ωe+A2μcosi0(Re+Hf)3.5(1-e02)2]---(2)]]>（3）当给定某一轨道衰减率d_a，能够找到某一临界高度H_m使得卫星衰减到H_f时，卫星恰巧完成相位调整量θ_f，临界高度H_m满足下列关系：θt=∫0t(μ(Re+Hm+da·t)3-μ(Re+Hf)3)dt---(3)]]>其中，θ_t表示在时间t内卫星的相位漂移量，当θ_t=θ_f，时，计算得到该衰减率d_a对应的H_m，此时实现目标轨道与星下点轨迹的理论同时捕获，θ_f为漂移过程中的极值，继续漂移时θ_t按原路返回；（4）考虑到实际应用中大气密度不稳定导致衰减率在内的波动，将卫星起漂高度设置于最高衰减率对应的临界值，当卫星完成相位漂移时将高度恢复至H_f，实现目标轨道与星下点轨迹的同时捕获；（5）依据起漂高度和漂移期间可能的实际衰减率，预估具备同时捕获条件的时机当给定相位漂移量θ_f和起漂高度H_m时，根据所述步骤（3）计算出不同衰减率对应的时间t，可给出具备同时捕获条件的大致时机；若起漂星下点轨迹位于目标位置的东边，则所述步骤（4）中存在两次满足目标漂移量θ_f的时机；反之，若起漂星下点轨迹位于目标位置西边，则所述步骤（3）计算得到的H_m将会低于H_f，且所述步骤（4）中有且仅有一次相位漂移至θ_f的时机，此时进行升轨机动仍可实现同时捕获。