【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及超低軌衛(wèi)星數(shù)傳，具體地，涉及一種基于任務、姿控、軌控、測控、數(shù)傳耦合的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法、系統(tǒng)、終端及介質(zhì)。
技術介紹
1、超低軌衛(wèi)星飛行的空域一般認為在100km～300km之間，此空域高于飛機及高空浮空器的飛行高度，又低于普通衛(wèi)星的飛行高度，屬于“飛機上不去、衛(wèi)星下不來”的空間未知區(qū)域。一般的，面質(zhì)比為s/m的航天器受到大氣的阻尼加速度為：
2、
3、其中，cd為阻尼系數(shù)，s為航天器迎風面積，m為航天器質(zhì)量，ρ為航天器所在位置處的大氣密度，v為航天器相對大氣的速度，v為其大小，取：
4、v＝v-ωe×r?(1.2)
5、v為航天器相對地心慣性系的速度，r為航天器相對地心的位置矢量，ωe為地球的自轉(zhuǎn)角速度矢量，可視大氣隨地球轉(zhuǎn)動，在地球固連坐標系中，沿地球轉(zhuǎn)軸(北極)方向，大小為ωe＝7.2921151467×10-5rad/s，因而公式(1.1)中用到的航天器相對大氣的速度實際上是航天器在地固系中的速度。
6、對于超低軌道衛(wèi)星，其飛行空域的大氣密度ρ隨衛(wèi)星的軌道高度降低指數(shù)級增長，進而造成與大氣密度成正比例的氣動加速度變化顯著，導致超低軌衛(wèi)星的軌道預測有近乎20％的不確定性。
7、同時，由于超低軌道衛(wèi)星觀測任務復雜，對衛(wèi)星的指向要求復雜，在執(zhí)行任務的時候會有姿態(tài)調(diào)整，而姿態(tài)調(diào)整的時間與迎風面的改變并非簡單的線性關系，且任務姿態(tài)的維持為在軌實時自主智能計算，因而姿態(tài)調(diào)整對衛(wèi)星的迎風面積的改變模型難以準確建立，再次影響衛(wèi)星的氣動阻力，此因素
8、此外，對阻尼系數(shù)cd的測量數(shù)據(jù)支撐比較少，目前一般認為超低軌領域氣動阻力系數(shù)的范圍區(qū)間為1.5～2.6，很難精確給定。
9、綜上，任務需求通常引起的姿態(tài)變化，由于姿態(tài)變化引起的迎風面變化以及大氣密度和阻尼系數(shù)cd的不準確度都會帶來軌道衰減的不確定性，為了使衛(wèi)星能夠持續(xù)在超低軌空域飛行，衛(wèi)星需要在軌實施自主軌控以確保其穩(wěn)定運行，因此，對于地面測運控系統(tǒng)來說，很難精準的建立軌道動力學模型，進而造成衛(wèi)星進入測控數(shù)傳地面站的時間和方向存在很大的誤差。
10、通過調(diào)研國內(nèi)外衛(wèi)星，測控的數(shù)據(jù)上行及下行可以通過地面提前預指向或大角度搜索配合星上提前開發(fā)射機(可發(fā)射通信的電磁波以及非重要數(shù)據(jù))的方式解決，原因是測控數(shù)據(jù)并非重要的衛(wèi)星測試數(shù)據(jù)，僅僅是評估衛(wèi)星自身狀態(tài)的數(shù)據(jù)。而數(shù)傳數(shù)據(jù)則是衛(wèi)星載荷觀測的空間環(huán)境數(shù)據(jù)或者地面遙感數(shù)據(jù)或其它重要數(shù)據(jù)，其科學意義重大，是衛(wèi)星任務執(zhí)行成功與否的重要判據(jù)，且地面的數(shù)傳地面站資源相對緊缺，因此需要精準的傳輸，既不要傳輸過程中由于地面測站未良好跟蹤而丟失數(shù)據(jù)，也不要由于星上數(shù)傳發(fā)射機開機下傳時間短于地面幾何可見時間而白白浪費寶貴的數(shù)傳資源。但是目前的數(shù)傳設計方案，很難實現(xiàn)星地的精準配合，進而很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準下傳。
11、目前沒有發(fā)現(xiàn)同本專利技術類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，提供了一種基于任務、姿控、軌控、測控、數(shù)傳耦合的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法、系統(tǒng)、終端及介質(zhì)。
2、根據(jù)本專利技術的一個方面，提供了一種超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，包括：
3、根據(jù)軌道預報的超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間，約束星上測控發(fā)射機和數(shù)傳發(fā)射機的開機時間區(qū)間；
4、地面測控數(shù)傳站的s頻段測控天線跟蹤衛(wèi)星，并在波束可見范圍內(nèi)均能夠與衛(wèi)星進行通信；
5、地面x頻段數(shù)傳天線跟蹤s頻段測控天線，通過所述s頻段測控天線對所述x頻段數(shù)傳天線進行引導；
6、在s頻段測控入境期間，根據(jù)遙測量相控陣離軸角手動向衛(wèi)星發(fā)送遙控指令進行數(shù)傳，實現(xiàn)對超低軌衛(wèi)星的手動數(shù)傳。
7、優(yōu)選地，所述超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間的軌道預報方法，包括：
8、規(guī)劃任務需要的軌道高度區(qū)間；
9、判斷是否為第一次計算數(shù)傳可見時間區(qū)間；如果是，則執(zhí)行a，如果否，則執(zhí)行b：
10、a，考慮既定高度通過軌控進行軌道維持，取固定迎風面的軌道外推模型推演任務軌道高度對應時間區(qū)間及數(shù)傳可見時間區(qū)間并記錄；
11、b，考慮既定高度通過軌控進行軌道維持，采用任務時間區(qū)間取任務姿態(tài)、數(shù)傳時間區(qū)間取數(shù)傳姿態(tài)的軌道外推模型推演任務軌道高度對應的時間區(qū)間及數(shù)傳可見時間區(qū)間；
12、判斷本次計算的對應時間區(qū)間與上一次的差值是否小于設定閾值；如果是，則將本次計算的對應時間區(qū)間作為超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間；如果否，則返回b重新執(zhí)行。
13、優(yōu)選地，所述根據(jù)軌道預報的超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間，約束星上測控發(fā)射機和數(shù)傳發(fā)射機的開機時間區(qū)間，包括：
14、測控發(fā)射機開機時間區(qū)間包含數(shù)傳發(fā)射機開機時間區(qū)間，使得地面站的測控信號引導數(shù)傳信號；
15、數(shù)傳發(fā)射機開機后，根據(jù)遙測量相控陣離軸角判斷滿足數(shù)傳通信條件后再執(zhí)行數(shù)據(jù)下傳操作；
16、通過延時指令實現(xiàn)關數(shù)傳發(fā)射機的操作，用于避免發(fā)生境內(nèi)發(fā)送指令未成功發(fā)送或未成功執(zhí)行的故障情況；
17、在數(shù)傳發(fā)射機前設定時間開始調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，確保數(shù)傳需要的豎立姿態(tài)能夠在數(shù)據(jù)下傳前滿足。
18、優(yōu)選地，所述遙測量相控陣離軸角，是指相控陣天線指向與相控陣法向(衛(wèi)星本體+z軸，也就是相控陣安裝面的垂直方向)的夾角。
19、優(yōu)選地，還包括：
20、在得到的星上測控發(fā)射機和數(shù)傳發(fā)射機的開機時間區(qū)間前后各擴充設定時間。
21、優(yōu)選地，所述根據(jù)遙測量相控陣離軸角手動向衛(wèi)星發(fā)送遙控指令進行數(shù)傳，包括：
22、設定手動數(shù)傳的相對時序；
23、按照所述手動數(shù)傳的相對時序手動發(fā)送或執(zhí)行指令。
24、優(yōu)選地，所述設定手動數(shù)傳的相對時序，包括：
25、在仰角3°約束的理論測控入境時刻t0_ck前120s，執(zhí)行數(shù)傳任務準備指令，星上姿態(tài)開始調(diào)整為數(shù)傳需要的豎立姿態(tài)(相控陣天線軸向指向星下點，也就是天底方向即地心方向)；
26、t0_ck前118s，星上軟件自主執(zhí)行測控發(fā)射機和數(shù)傳發(fā)射機開機操作；
27、t0_ck前91s，通過地面上注的延時指令執(zhí)行編碼調(diào)制單元開a關b，將數(shù)傳單機主份的電子學部分打開；
28、t0_ck前88s，通過地面上注的延時指令執(zhí)行相控陣天線開，將數(shù)傳具有電掃描功能的相控陣數(shù)傳天線打開；
29、t0_ck前70s，通過地面上注的延時指令執(zhí)行數(shù)傳密態(tài)傳輸，打開數(shù)傳單機的數(shù)據(jù)下傳通道；
30、t0_ck前70s～理論數(shù)傳入境時刻t0_sc之間，根據(jù)遙測量相控陣離軸角的大小判斷是否將存儲數(shù)據(jù)的載管單機切換為數(shù)傳模式(小于74.3°則切模式)，即開始向數(shù)傳單機輸送數(shù)據(jù)且數(shù)傳單機實時向地面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)的模式；
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1.一種超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，所述超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間的軌道預報方法，包括：
3.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，所述根據(jù)軌道預報的超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間，約束星上測控發(fā)射機和數(shù)傳發(fā)射機的開機時間區(qū)間，包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，所述遙測量相控陣離軸角，是指相控陣天線指向與相控陣法向的夾角。
5.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，還包括：
6.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，所述根據(jù)遙測量相控陣離軸角手動向衛(wèi)星發(fā)送遙控指令進行數(shù)傳，包括：
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，還包括：
8.一種超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳系統(tǒng)，其特征在于，包括：
9.一種計算機終端，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在
10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時可用于執(zhí)行權利要求1-7中任一項所述的方法，或，運行權利要求8所述的系統(tǒng)。
...【技術特征摘要】
1.一種超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，所述超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間的軌道預報方法，包括：
3.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，所述根據(jù)軌道預報的超低軌衛(wèi)星相對地面測控數(shù)傳站的可見時間，約束星上測控發(fā)射機和數(shù)傳發(fā)射機的開機時間區(qū)間，包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，所述遙測量相控陣離軸角，是指相控陣天線指向與相控陣法向的夾角。
5.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星手動數(shù)傳方法，其特征在于，還包括：
6.根據(jù)權利要求1所述的超低軌衛(wèi)星...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吳會英，張瑞琪，金宇帆，范森權，唐濤，常建平，
申請(專利權)人：中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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