[发明专利]全天候覆盖卫星的重访轨道确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星重访轨道的确定方法，尤其适合于升降轨均参与覆盖的卫星轨道。

背景技术

目前光学成像卫星的视场狭窄，即使考虑卫星的侧摆能力，所能覆盖的幅宽也有限。一般观测任务均要求全球普查在T_RV天(T_RV为大于或等于2的自然数)完成，即该轨道的重访周期为T_RV天。

以往重访轨道的设计均采用某一回归轨道实现。对于仅在降轨成像的光学卫星覆盖问题，降轨点在不同纬度上的出现顺序是不变的；因此，重访特性可针对于赤道进行分析。图1给出了一个典型的单轨覆盖卫星的轨道设计过程(重访周期为4天，考虑侧摆能力后的半视角为28.25°)，重访周期接近4天的回归轨道可以列举出 等(注：由于回归轨道与其每天运行的圈数之间存在一一对应的关系，故这里用每天运行圈数指代回归轨道)。以回归周期为31天的轨道为例，回归轨道 的幅宽可以在4天时间内依次覆盖赤道，而回归轨道 和 在4天时间内覆盖均有缝隙；因此，回归轨道 可以作为重访轨道的选择之一。显然，当载荷视场狭窄、重访周期较长时，列举满足重访要求的回归轨道难度和计算量急剧上升。

这种依赖轨道回归实现重访的设计思路，为国内外航天界所采用(参见Jochim F，Quintino da Silva H M， R，Hajnsek I，Puls J.Orbit Analysisfor the Brazilian-German Space Project MAPSAR Based on UserRequirements.In 5th International Symposium of the International Academy ofAstronautics，Berlin，April 4-8，2005，IAA-B5-1001，p327-332)。

重访轨道和回归轨道是有区别的：回归轨道可以满足重访要求，但重访轨道并不限定为回归轨道。另外，上文介绍的传统方法仅适用于单轨覆盖卫星(例如光学成像卫星)，而不适用于双轨均参与覆盖的卫星(例如微波和电子卫星)。从轨道的设计效果来看，传统方法是通过选择恰当的有理数，得到回归轨道，而非遍历整个轨道高度区间，因此不可避免地会遗漏部分轨道；同时，这种选择关键点的做法无法判断轨道高度变化对覆盖特性的影响。

需要说明的是：国内外有众多学者研究过轨道的覆盖问题，但研究内容集中星座组网的多重覆盖以及覆盖性能的数值优化等方面，没有检索到关于全天候覆盖卫星的重访轨道确定方面的内容。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于双轨覆盖的重访轨道确定方法。

本发明的技术解决方案是：全天候覆盖卫星的重访轨道确定方法，步骤如下：

(1)输入待确定重访轨道的高度范围[h₁，h₂]、重访周期T_RV，所述的T_RV为大于或等于2的自然数；

(2)在重访周期T_RV内，计算升、降轨点在当前纬度圈相邻降轨上的分布；并将所述分布按照由小到大的顺序排列得到2T_RV+2维向量z；

(3)判断相邻的升轨点和降轨点之间有没有缝隙，若没有缝隙，则单元覆盖ΔL_n^δ记为0；若存在缝隙，则单元覆盖ΔL_n^δ记为Δz_n-W；其中，W为不同时刻载荷有效视场形成的圆锥在当前纬度圈上投影的累积幅宽；Δz_n＝z_n+1-z_n，n＝1，2，...，(2T_RV+1)；z_n和z_n+1分别为上述向量z中第n和n+1个分量；

(4)累加纬度在[0°，70°]间变化的单元覆盖ΔL_n^δ，并得到全球覆盖率τ

其中，δ为地理纬度；Δδ为地理纬度的计算间隔弧度值；

(5)重复步骤(2)～(4)，遍历计算[h₁，h₂]范围轨道的全球覆盖率，得到覆盖率随轨道高度的变化曲线。

所述步骤(2)中的升轨点和降轨点在当前纬度圈相邻降轨之间的分布：降轨点在相邻降轨间的分布为