【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航天器軌道控制，具體涉及衛星自主軌道相位組網與維持。
技術介紹
1、衛星星座的規模擴展將提高遙感能力，但也帶來了對星座構型穩定性和高精度維持的新挑戰。在當前航天領域大規模星座的潮流下，為確保星座系統的持續高效運行，自主高精度的星座構型維持成為一項緊迫的任務。
2、傳統的通過地面上注指令的構型維持方法面臨著操作繁瑣、效率較低的問題，而基于地面站的軌道控制方式在大規模星座中可能引發運控負擔巨大的挑戰。同時軌道控制任務的執行會對衛星的其他在軌的任務執行造成影響，影響衛星主要業務的開展。上注指令執行軌道控制任務的方式同樣會對導致軌道控制任務執行不及時，從而導致星座構型無法實現高精度的維持。
3、現有技術存在如下問題：
4、中國專利技術專利cn114955008b針對近地圓軌道小推力衛星，提出一種小推力航天器自主軌道控制方法。生成的軌控策略優先考慮以陰影區中心點作為軌控中心時刻，提高了軌控前和軌控后衛星處于陽照區的可能性，利于整星能源保證；生成的軌控策略在衛星最近一次入境時間之后，實現衛星入境經地面測控系統確認無碰撞風險之后才會自主執行軌控。該方法僅能夠實現軌道高度的保持，無法實現本專利中軌道高度和軌道相位的維持。
5、中國專利技術專利申請cn118124825a提供了低軌巨型星座組網軌道控制策略方法，以巨型星座自主組網為目標，設計了涵蓋星座參數標定、星座軌控策略及星座軌控策略評估模塊的星座組網策略自動生成算法；該方法需要進行地面對gnss數據處理進行定軌，未實現衛星的自主軌道
6、中國專利技術專利申請cn118387322a提出了衛星回歸軌道的控制量確定方法，先通過對目標軌道高精度軌道遞推進行軌道捕獲控制，然后利用星下點經度進行保持控制，當偏心率超出閾值時重新通過軌道遞推進行軌道捕獲，捕獲后保持，實現通過少量的地面干預完成進入回歸管道軌道的捕獲控制以及高精度保持。該方法不具備衛星大角度相位組網能力以及未考慮軌道控制任務拆分為多次控制任務并與已上注任務進行聯合規劃的需求。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術公開了一種衛星自主軌道相位組網與維持方法。涉及衛星自主軌道相位組網與維持
有效解決了航天器軌道控制領域星座構型自主性和精度提高的技術難題，本方法可在不影響衛星在軌業務的情況下實現高精度自主軌道相位組網與維持。
2、所述方法包括如下步驟：
3、s1、通過衛星通過升交點的時間序列自主計算衛星經過升交點的相位偏差序列；
4、s2、衛星每次經過升交點后記錄一次當前的相位偏差，采用最小二乘估計方法，計算軌道偏差參數；
5、s3、對衛星進行單邊極限環控制策略；
6、s4、通過軌道控制策略計算，得到軌道控制時間；
7、s5、將軌道控制需求拆分成多個軌道控制任務，根據已上注的載荷業務規劃軌道控制任務的執行時間，衛星的一次軌道控制任務的執行時間段為：[t0-tm,t0+δt+tm]；t0表示軌道控制任務起始時間，δt表示軌道控制任務結束時間，tm表示軌道控制任務前后的姿態機動時間；
8、s6、軌道控制任務執行完畢后自動返回步驟s1。
9、進一步，所述相位偏差序列的計算方式具體為：衛星每次經過升交點時，衛星在軌實際經過升交點的時間與參考軌道中衛星經過升交點的時間序列相減得到衛星經過升交點的相位偏差序列[θ1,θ1,...,θn]，所述參考軌道中衛星經過升交點的時間序列表示一段時間內，衛星經過基準軌道升交點的時間序列tref，具體為：tref＝[tref1,tref2,...,trefn]；
10、進一步，將相位偏差輸入最小二乘估計算法得到軌道初始偏差參數，所述軌道初始偏差參數具體為：a、b和c；a表示初始半長軸偏差，b表示半長軸衰減速度，c表示初始相位偏差；所述軌道偏差參數包括：軌道衰減速度半長軸偏差δa以及相位偏差δθ，將b代入公式得到所述軌道衰減速度將a和b代入公式δa＝a+bt得到半長軸偏差δa，t表示相對于初始相位偏差時刻的時間；將a、b和c代入公式δθ＝0.5qbt2+qat+c得到相位偏差δθ，q表示相位漂移速度相對于半長軸的偏差的比例系數。
11、進一步，當半長軸高于標稱半長軸時滿足滯后邊界軌道控制條件，執行滯后邊界軌道控制；當半長軸低于標稱半長軸時滿足超前邊界軌道控制條件，執行超前邊界軌道控制；其余情況不進行軌控；
12、進一步，所述軌道控制時間的具體計算方式為：將半長軸控制量actr、衛星的當前軌道半長軸a、衛星質量m以及推進系統推力f輸入公式計算得到軌道控制時間tctr，μe表示地球引力常數；所述滯后邊界軌道控制的半長軸控制量actr＝-δa；所述超前邊界軌道控制的半長軸控制量actr＝abias-δa，abias表示軌道控制后的半長軸偏置量由公式計算得到，θmax表示軌道相位控制精度要求；
13、進一步，根據軌道控制時間tctr和衛星單次軌道控制時間tctr_gap將軌道控制需求拆分成多個軌道控制任務；所述規劃軌道控制任務的執行時間具體為：首先獲取已上注的常規任務的時間段[tim_1,tim_2,...,tim_n]，依次對兩次載荷任務的時間間隔進行判斷，若兩次載荷任務時間間隔大于δt+2tm，則兩次載荷任務期間允許進行軌道控制任務，同時可以計算得到期間可以執行njm_i次軌道控制任務，nim_i表示軌道控制任務執行次數，即[tim_i,tim_i+1]時間段內的軌控任務起始時間為：tman_i＝tim_i+i(δt+2tm)，其中i＝1～nim_i。
14、本專利技術所述方法的有益效果為：
15、針對衛星自主進行軌道控制問題，根據衛星的升交點時的相位偏差數據，對衛星的軌道偏差進行精確確定，并結合單邊極限環控制策略計算衛星的軌道控制需求，最終結合已上注的載荷業務進行軌道控制任務的規劃。
16、本方法首先在參考軌道上注方面僅需要上注升交點的時間序列，上注數據量以及衛星所需存儲的數據量極小，能夠一次上注較長時間的參考軌道。同時在計算軌道偏差方面不僅對相位偏差進行計算，同時對衛星的半長軸偏差以及半長軸衰減速度進行精確計算。采用升交點時的相位偏差數據，并使用最小二乘估計的算法能夠有效避免衛星軌道周期內的軌道要素的短周期波動因素，提高軌道計算精度。最終在軌控任務規劃方面，充分考慮已上注的載荷業務，在不影響衛星的載荷業務的情況下完成軌道控制任務的執行。
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1.一種衛星自主軌道相位組網與維持方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的衛星自主軌道相位組網與維持方法，其特征在于，所述相位偏差序列的計算方式具體為：衛星每次經過升交點時，衛星在軌實際經過升交點的時間與參考軌道中衛星經過升交點的時間序列相減得到衛星經過升交點的相位偏差序列[θ1，θ1，...，θn]，所述參考軌道中衛星經過升交點的時間序列表示一段時間內，衛星經過基準軌道升交點的時間序列Tref，具體為：
3.根據權利要求2所述的衛星自主軌道相位組網與維持方法，其特征在于，當半長軸高于標稱半長軸時滿足滯后邊界軌道控制條件，執行滯后邊界軌道控制；當半長軸低于標稱半長軸時滿足超前邊界軌道控制條件，執行超前邊界軌道控制；其余情況不進行軌控；
【技術特征摘要】
1.一種衛星自主軌道相位組網與維持方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的衛星自主軌道相位組網與維持方法，其特征在于，所述相位偏差序列的計算方式具體為：衛星每次經過升交點時，衛星在軌實際經過升交點的時間與參考軌道中衛星經過升交點的時間序列相減得到衛星經過升交點的相位偏差序列[θ1，θ1，...，θn]，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡建龍，范林東，戴路，劉立秋，
申請(專利權)人：長光衛星技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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