[发明专利]一种大椭圆轨道及小倾角圆轨道的轨道规划方法

说明书

本发明公开了一种大椭圆轨道及小倾角圆轨道的轨道规划方法，属于轨道规划技术领域，根据所选取的目标区域信息、轨道回归特性的约束条件、侦察载荷的约束条件、发射部署参数和精确的地球运动模型等数据，完成针对不同类型目标区域探测的大椭圆轨道及小倾角圆轨道的规划设计。大椭圆轨道及小倾角圆轨道轨道设计针对有效倾角范围内的角度值以特定间隔进行遍历，计算每个倾角角度值i对应卫星轨道星下点轨迹在多次过境目标点纬度圈上的经度值，并且计算目标点地心经度和星下点轨迹过境标点纬度圈时地心经度值之间的差值。本发明能够针对大椭圆(小倾角圆)轨道进行轨道方案设计，实现对目标区域的快速有效探测。

技术领域

本发明涉及轨道规划技术领域，具体涉及一种大椭圆轨道及小倾角圆轨道的轨道规划方法。

背景技术

常规对地观测卫星轨道规划与应急卫星发射轨道的轨道规划的区别在于任务设计理念不同。常规对地观测任务首先发射对地观测卫星，在给出具体观测目标后，通过轨道机动将卫星送入观测轨道对目标进行观测。应急卫星发射任务的卫星轨道规划受到空间任务需求的牵引,通常根据侦察目标任务需求进行卫星轨道规划,权衡卫星发射轨道和运行轨道的各项参数,使之在满足应急发射的前提下,可以快速对目标区域进行有效探测。

对于应急卫星发射任务而言，需要综合考虑卫星的发射准备、发射等待和发射入轨过程中的约束，通过多种手段减小卫星发射和入轨各阶段的时间，从而实现对用户需求的快速响应。将卫星送入高轨轨道需要采用大型运载，而大型运载的发射准备时间较长。同时，高轨卫星的发射入轨方式比低轨卫星复杂，卫星入轨时间也较长。当前应急卫星发射通常采用低轨轨道。应急卫星发射过程中在还需要根据发射态势情况计算确定发射窗口，发射窗口的时间和大小由具体任务确定。在应急卫星发射任务中，应根据发射、测控和光照等约束条件具体分析计算其发射窗口。

传统应急卫星发射轨道规划主要是针对入轨后的卫星轨道进行规划设计，通常都没有综合考虑发射轨道模型、轨道回归特性、光学载荷的光照条件约束和地球复杂运动模型等多种因素的影响。

因此，如何克服传统应急卫星发射轨道设计的局限性，结合了卫星发射轨道模型、轨道回归特性约束、目标区域光照条件约束和精确地球运动模型(本设计考虑了岁差、章动、自转和极移等地球复杂运动模型)针对大椭圆轨道以及小倾角圆轨道进行轨道方案设计，实现对目标区域的快速有效探测，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种大椭圆轨道以及小倾角圆轨道的轨道规划方法，能够根据所选取的目标区域信息、轨道回归特性的约束条件、侦察载荷的约束条件、发射部署参数(包括发射点位置、发射部署完成时刻和发射轨道数据等参数)和精确的地球运动模型等数据，完成针对不同类型目标区域探测的大椭圆轨道以及小倾角圆轨道的规划。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

步骤1、大椭圆轨道和小倾角圆轨道均具有四种入轨模式：即逆行下降、逆行上升、顺行下降、顺行上升共4种入轨模式；根据轨道半长轴的上下限，获得逆行上升和逆行下降的轨道倾角搜索范围、顺行上升和顺行下降的轨道倾角搜索范围。

如果卫星载荷类型为CCD光学设备，则以发射部署完成时刻为起点，计算目标点区域24小时内太阳高度角满足门限要求的UTC时间观测窗口。

该轨道规划方法针对4种入轨模式对应轨道的倾角搜索范围内所有卫星轨道，计算卫星轨道星下点轨迹6次过境目标纬度圈时星下点的经度分布，并且选取满足侦察要求的最优轨道。设定初始状态为，MO为入轨模式，MO的取值为1、2、3和4，分别指代逆行下降、逆行上升、顺行下降、顺行上升共4种入轨模式，MO初始值设定为1；j为过境次数，j的初值设定为1，过境总次数为6；BackupOrbitNum为轨道方案个数，BackupOrbitNum的初值设定为0。

步骤2、判断j的值是否满足j＝6，若是则进入步骤3，否则进入步骤11。