【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及衛星系統設計領域，具體地，涉及一種低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法及系統。
技術介紹
1、星座的軌道保持是維持星座構型與系統應用效能的重要保障。隨著近年來大規模低軌星座相繼投入建設，地面系統星座管理壓力劇增，亟需提升星座自主軌道保持能力。此外，面向大數據量、高數據率的星間通信與多星協同應用需求，低軌星座往往配置星間激光通信鏈路，以實現星座高效互聯互通。但星間激光通信終端的瞬時波束角小，衛星劇烈姿態變化時容易引起斷鏈，且中斷后進行建鏈重捕獲耗時較長。因此，針對采用星間激光通信鏈路的低軌星座，自主軌道保持過程中需要確保星間建鏈不中斷，目前有關星座軌道保持的研究對星間激光通信常建鏈需求考慮較少。
2、現有一種基于兩行根數的衛星軌道維持控制方法(公布號cn102591343a)，該方法克服了以不穩定大氣密度作為計算輸入帶來的誤差影響，提供了一種基于公開的兩行根數數據對有地面軌跡維持要求的衛星進行軌道預報和控制方法提高了預報和控制計算的可靠性、準確性。但該方法不具備星上自主實施能力。還有一種基于增益在線估計的衛星自主軌道保持方法(公開號cn107554820a)，該方法針對衛星質量變化、軌道模型建模誤差以及噴氣氣壓變化造成的推力變化等，采用可在線更新的軌道控制增益自主計算軌控的噴氣時長，降低地面的工作量。還有一種星上自主軌道保持控制方法(公開號cn106542119a)，該方法針對超低軌道衛星的軌道保持問題，提出一種基于平均軌道半長軸反饋的推力器開關的維持策略，實現不同大氣環境下的軌道高度的自主維持。這兩種方
技術實現思路
1、針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法及系統。
2、根據本專利技術提供的一種低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，包括：
3、步驟s1：生成衛星相位保持閾值上限和下限，并根據激光鏈路性能逐年變化情況定期更新閾值；
4、步驟s2：根據星載gnss導航接收機自主定位結果，遞推當前時刻的衛星平軌道根數，并計算相對于標稱軌道的平緯度幅角偏差；
5、步驟s3：當衛星平緯度幅角偏差和相位保持閾值符合預設條件時，星上采用極限環相位保持方法，自主計算生成自主軌控策略；
6、步驟s4：生成軌道保持策略后，下傳至地面管控中心，按照星地一體化自主軌控決策流程，地面管控中心對星上自主生成的軌道保持方案進行復核，若通過復核，則地面發允許軌控實施指令，星上按照策略執行軌控操作，若不通過，則由地面上注軌道保持策略。
7、優選地，在所述步驟s1中：
8、衛星相位保持閾值計算過程為：根據低軌星座軌道高度、星間激光通信鏈路最長建鏈距離約束、距離地表最低建鏈高度約束計算得到兩建鏈衛星間最大相位差；采用絕對相位保持模式，設定衛星相位保持閾值上限和下限，根據在軌激光鏈路遙測數據分析通信性能，更新星間激光通信鏈路最長建鏈距離及距離地表最低建鏈高度約束，每隔預設時間段對應更新一次相位保持閾值；
9、生成衛星相位保持閾值δulim，低軌星座軌道高度hsat，星座星間激光通信鏈路最長建鏈距離約束為lmax、距離地表最低建鏈高度低為hmin；兩建鏈衛星間最大相位差為umax由下式計算得到：
10、ures1＝2sin-1(lmax/2/(hsat+re))
11、ures2＝2cos-1((hmin+re)/(hsat+re))
12、umax＝min(ures1,ures2)
13、式中，re為地球半徑，ures1為由星間激光通信距離所約束的星間最大相位差，ures2為由星間通信最低建鏈高度所約束的星間最大相位差；
14、兩建鏈衛星之間標稱相位差最大為unom，采用絕對相位保持模式，衛星相位保持閾值設定為上限設定為δulim＝(umax-unom)/2，下限設定為-δulim；
15、根據在軌激光鏈路遙測數據分析通信性能，最長建鏈距離lmax縮短、建鏈能容許的高度值hmin抬升，每隔預設時間段更新一次相位保持閾值δulim，確保星座內衛星不斷鏈。
16、優選地，在所述步驟s2中：
17、平緯度幅角偏差計算過程為：根據gnss導航接收機解算時刻的衛星實時位置速度，基于拉格朗日行星方程，通過數值迭代求出當前時刻對應的平軌道根數；計算當前時刻平緯度幅角，并與標稱平軌道根數對比，求出當前時刻相對標稱軌道的衛星平緯度幅角偏差
18、已知gnss導航接收機解算時刻t0對應的衛星實時位置r0、速度v0，根據開普勒方程求出t0時刻密切軌道根數[a?e?iωωm]t，其中，a為密切軌道半長軸，e為密切軌道偏心率，i為密切軌道傾角，ω為密切軌道升交點赤經，ω為密切軌道近地點幅角，m為密切軌道平近點角；通過數值迭代求出當前時刻tct對應的平軌道根數其中，為平軌道半長軸，為平軌道偏心率，為平軌道傾角，為平軌道升交點赤經，為平軌道近地點幅角，為平軌道平近點角，迭代公式見下式：
19、
20、式中，和為攝動引起的軌道根數隨時間的一階變化項，根據拉格朗日行星方程求得，平軌道根數迭代計算初值采用[a?e?iωωm+n(tct-t0)]t，n為衛星軌道運動角速度；
21、記當前時刻tct平緯度幅角為與標稱軌道平根數對比，求出當前時刻tct相對標稱軌道的衛星平緯度幅角偏差
22、優選地，在所述步驟s3中：
23、星上采用極限環相位保持方法，通過軌道保持控制對半長軸進行偏置控制，形成漂移控制環，已知當前時刻、軌控實施時刻及標稱軌道根數，按照極限環相位保持方法原理計算出軌控實施時刻tf所需施加的速度增量δv，根據計算結果星上可自主生成軌道保持策略；星上自主軌道保持的觸發設準禁狀態，星上默認處于禁止執行狀態，待地面管控中心發允許指令進行觸發；
24、星上自主生成軌道保持策略：當衛星平緯度幅角偏差時，星上采用極限環相位保持方法，自主計算生成自主軌控策略，tf時刻施加速度增量δv，每隔預設時間更新一次；
25、星上采用極限環相位保持方法，通過軌道保持控制對半長軸進行偏置控制，形成漂移控制環，先進行半長軸正偏置，相位開始左移，隨著半長軸衰減，半長軸逐漸小于標稱值，開始相位右移，當衛星達到右邊界時，實施軌道保持控制δa，使得相位偏差維持在-δulim與δulim之間；
26、令
27、k1＝nct-nn
28、
29、式中，μ為地球引力常數，為當前時刻tct軌道角速率，act為tct時刻的平軌道半長軸；為標稱軌道角速率，an為標稱軌道半長軸；k1為當前軌道與標稱軌道角速率差，k2為考慮大氣阻力影響的軌道角速率變化系數，為大氣阻力引起的半長軸一階變化率。
30、則相位保持周期為
31、...
【技術保護點】
1.一種低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟S1中：
3.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟S2中：
4.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟S3中：
5.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟S4中：
6.一種低軌星間激光通信星座自主軌道保持系統，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持系統，其特征在于，在所述模塊M1中：
8.根據權利要求6所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持系統，其特征在于，在所述模塊M2中：
9.根據權利要求6所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持系統，其特征在于，在所述模塊M3中：
10.根據權利要求6所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持系統，其特征在于，在所述模塊M4中：<...
【技術特征摘要】
1.一種低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟s1中：
3.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟s2中：
4.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟s3中：
5.根據權利要求1所述的低軌星間激光通信星座自主軌道保持方法，其特征在于，在所述步驟s4中：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：董召勇，朱莎莎，沈毅力，袁榮鋼，申軍烽，
申請(專利權)人：上海衛星工程研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。