[发明专利]一种基于星间距离的相对轨道要素确定方法

摘要

本发明公开了一种基于星间距离的相对轨道要素确定方法，该方法包括有步骤一，获取两颗卫星在一个采样周期内的星间距离的四个极值；步骤二，制定相对距离同相对轨道要素之间的关系；步骤三，制定星间距极值误差同相对轨道要素误差之间的映射关系，然后利用相对轨道要素误差解析出相对半长轴、相对倾角的误差，从而获得相对轨道要素。本方法是在编队飞行相对运动学方程基础上，将复杂的三维空间运动转化为在二维平面内运动的技术方案；将星间距的实际值与标称值之间的误差与相对轨道要素的实际值与标称值之间的误差转换为线性关系表征，能够通过星间距的实际值与标称值之间的误差来直接确定出相对轨道要素的实际值与标称值之间的误差。

主权项

一种基于星间距离的相对轨道要素确定方法，在编队飞行卫星群中，若干个从星F围绕主星M做相对运动，主星M的星载计算机接收GPS接收机输出的在一个采样周期内的星间距；其特征在于基于星间距离的相对轨道要素确定包括有下列步骤：步骤一，获取星间间距的极值；无摄动情况下的星间距最大值和最小值一个采样周期T里将采集的多个星间距；步骤二，制定星间距同相对轨道要素之间的关系；在无摄动情况的主星轨道坐标系M‑XMYMZM下，主星M与从星F在所述M‑XMYMZM下的星间距表示为：Δx标称表示星间距在主星轨道坐标系M‑XMYMZM的XM轴上的投影；Δy标称表示星间距在主星轨道坐标系M‑XMYMZM的YM轴上的投影；Δz标称表示星间距在主星轨道坐标系M‑XMYMZM的ZM轴上的投影；在卫星的编队飞行中，将主星用符号M表示，从星用符合F表示，依据相对轨道要素，则有：(一)半长轴主星M的轨道半长轴记为aM，从星F的轨道半长轴记为aF，单位为米；因此，从星F与主星M之间的相对半长轴记为Δa，即Δa＝aF‑aM；在无摄动情况下aF＝aM，记为a标称；(二)偏心率主星M的轨道偏心率记为eM，从星F的轨道偏心率记为eF，单位为无量纲；因此，从星F与主星M在轨道要素定义的坐标系的xi轴上的偏心率记为相对偏心率矢量记为Δex，即Δex＝eFcosωF‑eMcosωM；从星F与主星M在轨道要素定义的坐标系的yi轴上的偏心率记为相对偏心率矢量记为Δey，即Δey＝eFsinωF‑eMsinωM；在无摄动情况下eF＝eM，记为e标称；(三)近地点幅角主星M的近地点幅角记为ωM，从星F的近地点幅角记为ωF，单位为度；因此，从星F与主星M之间的相对近地点幅角记为Δω，即Δω＝ωF‑ωM；在无摄动情况下ωF＝ωM，记为ω标称；(四)倾角主星M的轨道倾角记为iM，从星F的轨道倾角记为iF，单位为度；因此，从星F与主星M之间的相对倾角记为Δi，即Δi＝iF‑iM；在无摄动情况下iF＝iM，记为i标称；(五)纬度幅角主星M的纬度幅角记为uM，从星F的纬度幅角记为uF，单位为度；因此，从星F与主星M之间的相对纬度幅角记为Δu，即Δu＝uF‑uM；(六)升交点赤经主星M的轨道升交点赤经记为ΩM，从星F的轨道升交点赤经记为ΩF，单位为度；因此，从星F与主星M之间的相对轨道升交点赤经记为ΔΩ，即ΔΩ＝ΩF‑ΩM；在编队飞行过程中，主星M与从星F在主星轨道坐标系M‑XMYMZM下的星间距表示为：Δx实际表示星间距在主星轨道坐标系M‑XMYMZM的XM轴上的投影；Δy实际表示星间距在主星轨道坐标系M‑XMYMZM的YM轴上的投影；Δz实际表示星间距在主星轨道坐标系M‑XMYMZM的ZM轴上的投影；步骤三，制定星间距实际值与标称值之间的误差和相对轨道要素实际值与标称值之间的误差的映射关系。