技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星零偏持續(xù)天數(shù)的確定方法，適用于偏航姿態(tài)控制采用動態(tài)偏置和零偏置相結(jié)合策略的導(dǎo)航傾斜軌道衛(wèi)星。

背景技術(shù)

導(dǎo)航IGSO/MEO衛(wèi)星軌道為傾角為55°的傾斜軌道，為滿足整星供電要求，需要進行偏航姿態(tài)連續(xù)測量與控制，即偏航動態(tài)偏置。但當太陽矢量與軌道面的夾角較小時，偏航角速度較大，需要反作用輪提供的偏航控制力矩也較大。由于輪子控制力矩有限，在偏航快速變化期間控制精度將降低，進而影響帆板跟蹤太陽的精度要求，為此在太陽矢量與軌道面的夾角較小時采用偏航零偏置。整星偏航姿態(tài)控制采用動態(tài)偏置和零偏置相結(jié)合的策略。

對于導(dǎo)航定位系統(tǒng)，傾斜軌道衛(wèi)星的姿態(tài)控制方法不同，精密定軌的太陽光壓動力學模型也將不同，直接影響衛(wèi)星的定軌精度。目前，國內(nèi)定軌軟件的動力學模型適用于動態(tài)偏置姿態(tài)，在零偏置期間的定軌精度會降低。因此，分析導(dǎo)航傾斜軌道衛(wèi)星零偏置的持續(xù)天數(shù)可以用于分析姿態(tài)控制對定軌影響的持續(xù)時間。

目前，已有的導(dǎo)航傾斜軌道衛(wèi)星零偏置的持續(xù)天數(shù)計算方法是根據(jù)衛(wèi)星的六個軌道根數(shù)(表征了軌道在空間的位置和衛(wèi)星在軌道上的位置)通過數(shù)值計算，得到衛(wèi)星零偏置的持續(xù)天數(shù)，即在衛(wèi)星軌道設(shè)計完成后，衛(wèi)星在軌道上的位置完全確定后方可計算得到，因此，原有方法計算復(fù)雜，需要的軌道信息多，且計算中需要進行軌道外推。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于導(dǎo)航傾斜軌道衛(wèi)星的零偏持續(xù)天數(shù)確定方法，該方法不僅計算簡單，需要的軌道信息少，同時不需要進行軌道外推，可以反向應(yīng)用于零偏置持續(xù)天數(shù)約束下的軌道設(shè)計。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種適用于導(dǎo)航傾斜軌道衛(wèi)星的零偏持續(xù)天數(shù)確定方法，步驟如下：

(1)根據(jù)導(dǎo)航傾斜軌道衛(wèi)星的軌道升交點赤經(jīng)和傾角計算黃道面與軌道面的夾角；

(2)根據(jù)黃道面與軌道面的夾角以及動偏轉(zhuǎn)零偏條件中的太陽矢量與軌道面夾角得到衛(wèi)星零偏期間太陽在黃道上的弧段；

(3)根據(jù)衛(wèi)星零偏期間太陽在黃道上的弧段確定衛(wèi)星零偏持續(xù)天數(shù)。

所述步驟(1)中黃道面與軌道面的夾角β'依據(jù)下式確定：

其中，Ω為衛(wèi)星軌道升交點赤經(jīng)，i為衛(wèi)星軌道傾角，ε是黃道面與赤道面的夾角，β'為黃道面與軌道面的夾角，所述衛(wèi)星軌道升交點赤經(jīng)和衛(wèi)星軌道傾角為預(yù)設(shè)值。

所述步驟(2)中衛(wèi)星零偏期間太陽在黃道上的弧段u_s滿足如下條件：

u_s＝asin(sinu_s),u_s>＝0

其中，ρ為動偏轉(zhuǎn)零偏條件中的太陽矢量與軌道面夾角，為預(yù)設(shè)值，β'為黃道面與軌道面的夾角。

所述步驟(3)中確定衛(wèi)星零偏持續(xù)天數(shù)T的公式如下：

其中，u_s為衛(wèi)星零偏期間太陽在黃道上的弧段，n_s為太陽運動平均角速度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)現(xiàn)有數(shù)值方法需要獲取軌道全部信息即六個軌道根數(shù)，才可以進行軌道外推，計算零偏置的天數(shù)；本發(fā)明通過球面幾何的分析方法，僅需要衛(wèi)星的兩個軌道根數(shù)(傾角和升交點赤經(jīng))即可確定零偏持續(xù)天數(shù)，計算簡單，不需要軌道外推。

(2)現(xiàn)有數(shù)值方法由于需要獲得全部軌道信息，因此通常為軌道設(shè)計已經(jīng)完成后才可以使用。本發(fā)明由于需要的軌道信息少，所以可在衛(wèi)星軌道設(shè)計過程中和設(shè)計完成后均可計算衛(wèi)星零偏置的持續(xù)天數(shù)。

(3)現(xiàn)有數(shù)值方法通過軌道外推后，計算得到不同時刻太陽與軌道面的夾角，進而計算太陽與軌道面的夾角小于某個值的時間長度，該時間長度即為零偏置的天數(shù)。因此現(xiàn)有數(shù)值方法在已知零偏置持續(xù)天數(shù)時，無法反向計算軌道應(yīng)該滿足的條件，不可以用于軌道設(shè)計。本發(fā)明可以在已知零偏置持續(xù)天數(shù)時，按照步驟(3)得到衛(wèi)星零偏期間太陽在黃道上的弧段，據(jù)此依照步驟(2)中的公式(2)可以得到黃道面與軌道面的夾角，再按照步驟(1)中的公式(1)計算得到軌道傾角和升交點赤經(jīng)需滿足的條件。因此，本方法可以反向應(yīng)用于零偏持續(xù)天數(shù)約束下的軌道參數(shù)設(shè)計。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的零偏持續(xù)天數(shù)分析示意圖；其中圖2中(a)為0°≤Ω<180°的零偏持續(xù)天數(shù)分析示意圖，圖2中(b)為180°≤Ω<360°的零偏持續(xù)天數(shù)分析示意圖。

具體實施方式