[发明专利]一种基于轨迹保持需求的遥感卫星空间碎片规避机动方法

摘要

一种基于轨迹保持需求的遥感卫星空间碎片规避机动方法，根据遥感卫星在轨运行允许的地面轨迹漂移范围构建标称轨迹保持控制环，并划分为不同区域，对可能发生危险交会需要进行轨道机动规避空间碎片碰撞威胁的航天器，针对不同区域确定不同的机动策略，以达到规避碰撞风险的目的。本发明方法采用轨迹保持控制环作为制定策略的依据，简单高效，易于操作，特别适合空间碎片碰撞规避这种需要很高时效性的操作，能够提高效率，节省时间，为空间碎片碰撞规避赢得宝贵的时间，提高卫星在轨运行的安全性。同时最大限度的降低了规避机动对航天器飞行任务的影响，提升了卫星空间碎片碰撞预警与规避能力。

主权项

一种基于轨迹保持需求的遥感卫星空间碎片规避机动方法，其特征在于包括如下步骤：(1)根据遥感卫星在轨运行允许的地面轨迹漂移范围ΔL，计算半长轴在轨道维持中的最大变化量Δa，构建标称轨迹保持控制环；(2)将构建的标称轨迹保持控制环按照不同的轨道高度及漂移量划分为四个区域，分别记为区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ和区域Ⅳ，其中：区域Ⅰ：以标称轨迹保持控制环为中心的环状区域，区域的东西方向宽度为标称轨迹保持控制环的东西边界，环状区域的宽度为ΔH，ΔH＝k1Δa，区域Ⅰ进一步划分为a、b、c、d四个子区域，其中区域d为从标称轨迹保持控制环的西边界开始向东距离ΔD后作西边界的平行线与西边界一起在区域Ⅰ上截取得到的区域，ΔD＝k2ΔL，区域c为所述平行线和标称轨迹一起在区域Ⅰ上截取得到的区域，区域b为标称轨迹和标称轨迹东边界一起在区域Ⅰ上截取得到的区域的上部分，剩余区域为区域a；区域Ⅱ：宽度为标称轨迹保持控制环东西边界之内，除去区域Ⅰ之外的区域；区域Ⅲ：标称轨迹保持控制环西边界以西的区域；区域Ⅳ：标称轨迹保持控制环东边界以东的区域；(3)对发生危险交会需要进行轨道机动规避空间碎片碰撞威胁的航天器，确定变轨时刻；(4)根据遥感卫星当前的轨道参数，确定遥感卫星处于步骤(2)中划分的四个区域中的何种位置；(5)根据步骤(4)中确定的遥感卫星位置，对遥感卫星进行变轨操作，具体为：如果遥感卫星位于区域Ⅰ上的区域a，则优选半长轴调整量为δa＝Δh(l)/2+|h|，次选半长轴调整量δa从|h|～Δh(l)/2+|h|的范围中选取；如果遥感卫星位于区域Ⅰ上的区域b，则优选半长轴调整量为δa＝‑k1Δa，次选半长轴调整量为δa＝k1Δa；如果遥感卫星位于区域Ⅰ上的区域c，则优选半长轴调整量为δa＝‑Δh(l)/2‑|h|，次选半长轴调整量δa从‑Δh(l)/2‑|h|～‑|h|的范围中选取；如果遥感卫星位于区域Ⅰ上的区域d，则优选半长轴调整量为δa＝‑Δa/2，次选半长轴调整量为δa＝‑k1Δa；如果遥感卫星位于区域Ⅱ，则优选半长轴调整量为δa＝Δh(l)/2‑h，次选半长轴调整量为δa＝‑Δh(l)/2‑h；如果遥感卫星位于区域Ⅲ，则优选半长轴调整量为δa＝‑h，次选半长轴调整量为δa＝‑k3Δa‑h；如果遥感卫星位于区域Ⅳ，则优选半长轴调整量为δa＝Δh(l)‑h，次选半长轴调整量从Δh1(l)‑h～Δh(l)‑h的范围中选取；其中k1、k2和k3均为比例系数，l为遥感卫星在轨迹环中的东西漂移量，以向东为正，以标称轨迹处为零点；h为遥感卫星在轨迹环中的上下漂移量，以向上为正，以标称轨道高度处为零点；在l处做标称轨迹的平行线，Δh(l)为标称轨迹保持控制环截取平行线的长度，Δh1(l)为将标称轨迹保持控制环整体向东移ΔL/2后标称轨迹保持控制环截取平行线的长度；(6)估算变轨时刻是否还有碰撞风险，如果不存在碰撞风险则结束；如果存在则调整变轨时间，然后重复步骤(5)～(6)，直至不存在碰撞风险后结束。