[发明专利]基于两行根数的卫星轨道维持控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星轨道维持控制方法。

背景技术

卫星在轨期间由于受到大气阻力的影响，导致卫星的星下点轨迹发生漂移。对于诸如不具备侧摆功能的详查测绘卫星或有特定地面轨迹间距要求的雷达测高卫星而言，进行轨道设计时必须要使其在既定的回归周期之内能够实现全球无漏缝覆盖或实现严格的轨迹网格间距要求，因此必须要进行卫星的轨道维持控制，否则卫星在自由漂移的无控状态下运行一段时间以后，轨间距将会发生变化，导致覆盖出现漏缝或轨迹间距跳出网格要求。

由于太阳活动和空间环境的不确定性，对高层大气密度的预报仍然不够精确，使得理论计算的控制周期、轨控量等参数与实际情况会有较大出入。因此，轨控参数的制定应结合当时在轨的变化进行统计和预测，这就需要有相应的真实轨道数据来源。一般有条件情况下，可由卫星轨道测量单位每天计算的轨道根数作为输入，但是由于地域限制、接口协调、人员占用、精力投入和数据保密等客观条件的限制，使得长期、稳定的获取卫星轨道测量单位的数据变得繁琐，甚至非业务相关单位很难获取，以及获取的范围仅限本国卫星，而无法对世界上其他国家先进卫星进行跟踪与相关技术指标的分析。

目前，国内外进行卫星某一段时期内地面轨迹漂移的分析均是基于大气密度为定值的假设，这种以不确定性且占主导作用的因素作为输入，对轨迹漂移预报和控制计算具有较大的干扰。由于卫星轨道测量单位具有特定的轨道数据优势，因此对卫星轨道的衰减情况有充分的样本可供分析，可直接对开普勒六根数的半长轴变化进行统计，虽然已经过卫星在轨验证，但这种基于卫星真实轨道六根数的预报方式仍有较强的使用对象、卫星归属等局限性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于公开的两行根数数据对有地面轨迹维持要求的卫星进行轨道预报和控制方法，克服了以不稳定大气密度作为计算输入带来的误差影响，提高了预报和控制计算的可靠性、准确性。

本发明的技术解决方案是：基于两行根数的卫星轨道维持控制方法，步骤如下：

(1)利用SGP4轨道确定模型解算卫星两行根数数据，得到卫星在地球赤道旋转坐标系下两行根数历元时刻的位置和速度，由此得到卫星星下点的地理经纬度；

(2)根据卫星的纬度幅角值判断卫星处于升轨弧段或者降轨弧段，将步骤(1)中得到的卫星星下点地理经纬度与约定的地面标称轨迹所属弧段数据中同纬度的经度值作比较，位置差作为每次样本相对地面标称轨迹的结果；

(3)采用平均法对步骤(2)得到的所有样本进行二次曲线拟合，得到拟合多项式y＝A+Bx+Cx²，式中x为相对取样时刻，y为卫星星下点地面轨迹相对标称轨迹的位置差；

(4)根据拟合多项式的系数计算得到截至最新样本时刻卫星轨道半长轴实际值与标称值的差Δa_t，以及样本所处时间区间内的卫星轨道半长轴平均衰减率其中R_E为地球赤道半径，a为卫星轨道半长轴标称值；