[发明专利]一种同轨道面内自然伴飞条件下的卫星观测轨道设计方法

权利要求书

1.一种同轨道面内自然伴飞条件下的卫星观测轨道设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11：设计观测星的初始轨道，使其与目标星满足自然伴飞条件；

S12：初始时刻，设定所述目标星相对于所述观测星的视线方向为观测方向，所述观测星的姿态在绕飞过程中保持空间惯性定向；

S13：通过两个航天器的相对运动关系，选择观测相机的视场角；

S14：确定观测方向与所述目标星连线夹角的长周期发散模型；

S15：根据所述长周期发散模型，调整所述观测星的姿态；

所述步骤S14具体为：理想观测方向与观测星轨道的半长轴平行，将所述观测星轨道的近地点指向作为相机观测的期望方向，其为：

其中：

其中：Ω为初始升交赤经，i为轨道倾角，ω为初始升交点幅角，a₀为观测星于初始轨道的轨道半长轴，e₀为观测星于初始轨道的偏心率，J₂表示地球引力场模型的第二阶带谐项，R_e表示地球赤道半径，n表示平均轨道角速度，t表示时间；

所述步骤S15的调整所述观测星的姿态进一步为：当观测方向与所述观测星半长轴的夹角小于等于预设值时，通过开环控制的方式调整所述观测星的姿态；

所述步骤S15的调整所述观测星的姿态进一步为：当观测方向与所述观测星半长轴的夹角大于所述预设值时，通过闭环反馈的方式调整所述观测星的姿态。

2.根据权利要求1所述的卫星观测轨道设计方法，其特征在于，所述步骤S11进一步为：根据目标轨道六要素设计观测星的初始轨道。

3.根据权利要求2所述的卫星观测轨道设计方法，其特征在于，所述步骤S11具体为：所述目标星的轨道六要素为[a_d,e_d,i_d,Ω_d,ω_d,θ_d]^T，所述观测星的轨道六要素为[a₀,e₀,i₀,Ω₀,ω₀,θ₀]^T，所述观测星的初始轨道为：

其中：a为轨道半长轴，i为轨道倾角，Ω为初始升交点赤经，ω为初始升交点幅角，θ为初始真近点角，e为偏心率，s为所述观测星相对于所述目标星的初始距离。

4.根据权利要求1所述的卫星观测轨道设计方法，其特征在于，所述步骤S12中所述观测星的姿态在绕飞过程中保持空间惯性定向进一步为：使偏心率保持在0.00001～0.01之间，观测方向与所述目标星相对于所述观测星的视线方向夹角保持在20°以内。

5.根据权利要求1所述的卫星观测轨道设计方法，其特征在于，所述步骤S13进一步为：观测相机的视场角大于一个轨道周期内观测方向与目标连线的最大夹角。