[发明专利]基于小推力卫星分时调相的星座部署方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种基于小推力卫星分时调相的星座部署方法，其特征在于，所述方法包括：

基于星座所包含的卫星数目、初始轨道参数以及目标轨道参数确定目标相位间隔以及各卫星的轨道半长轴差；其中，所述基于星座所包含的卫星数目、初始轨道参数以及目标轨道参数确定目标相位间隔以及各卫星的轨道半长轴差，包括：

基于所述星座中的卫星为均匀分布，根据所述卫星数目N_SAT以及下式确定卫星间的目标相位间隔dM_t：

根据每个卫星的目标轨道半长轴a_tar以及初始轨道半长轴a₀，利用下式确定各卫星的轨道半长轴差Δa_t：

Δa_t＝a_tar-a₀；

针对所述星座中的每颗卫星，根据轨道半长轴差以及目标轨道偏心率，采用设定的第一迭代策略确定变轨至目标轨道的变轨时长；其中，所述针对所述星座中的每颗卫星，根据轨道半长轴差以及目标轨道偏心率，采用设定的第一迭代策略确定变轨至目标轨道的变轨时长，包括：

针对每颗卫星，基于小推力在变轨过程中作用于每个递推轨道的切向以及在每个递推轨道上的近地点及远地点作用时长相等的设定，利用初始轨道参数以及选择设定的步长进行轨道递推来求解高斯摄动方程，获得各时刻对应的递推轨道的半长轴；

当所述递推轨道的半长轴与初始轨道的半长轴之差为所述轨道半长轴差时，记录小推力作用次数并根据所述递推轨道的停止时刻确定变轨时长初始值；

根据所述小推力作用次数确定近地点处的小推力作用次数初始值以及远地点处的小推力作用初始值；其中，所述根据所述小推力作用次数确定近地点处的小推力作用次数初始值以及远地点处的小推力作用初始值，包括：

根据所述小推力作用次数N₀，选取

其中，N_P和N_A分别为近地点和远地点小推力作用次数初始值，ceil[·]表示将·向上取整；

根据所述目标轨道的偏心率e_tar以及所述目标轨道的半长轴a_tar，根据下式确定目标轨道的近地点半径r_Ptar及目标轨道的远地点半径r_Atar：

根据所述目标轨道的近地点半径r_Ptar、所述目标轨道的远地点半径r_Atar、所述近地点处的小推力作用次数初始值以及所述远地点处的小推力作用初始值采用所述第一迭代策略获取满足精度要求的推力作用方式及变轨至目标轨道的变轨时长dt₁；所述根据所述目标轨道的近地点半径r_Ptar、所述目标轨道的远地点半径r_Atar、所述近地点处的小推力作用次数初始值以及所述远地点处的小推力作用初始值采用所述第一迭代策略获取满足精度要求的推力作用方式及变轨至目标轨道的变轨时长dt₁，包括：

根据第k次迭代结果所确定的近地点半径和远地点半径以及所述目标轨道的近地点半径r_Ptar和所述目标轨道的远地点半径r_Atar，依照以下方式确定第k+1次迭代结果：

(1)若

ΔN_k+1＝ceil[k₁×ΔN_k]

(2)若

ΔN_k+1＝ceil[k₁×ΔN_k]

(3)若

ΔN_k+1＝ceil[k₁×ΔN_k]

(4)若

ΔN_k+1＝ceil[k₁×ΔN_k]

其中，ceil[·]表示将·向上取整；sign(·)表示取·的符号；k₁∈(0,1)和k₂∈(0,1)为比例系数；

当第k+1次迭代后的卫星轨道半长轴以及轨道偏心率分别与所述目标轨道的半长轴a_tar以及所述目标轨道的偏心率e_tar之间满足设定的精度要求，将第k+1次迭代后的和确定为目标推力作用方式，并将第k+1次迭代后的轨道递推停止时刻确定为目标轨道的变轨时长dt₁；

针对所述星座中任意相邻的两个卫星，基于卫星完成变轨时的目标相位间隔采用设定的第二迭代策略确定所述相邻的两个卫星之间的起始调相时间间隔；其中，所述针对所述星座中任意相邻的两个卫星，基于卫星完成变轨时的目标相位间隔采用设定的第二迭代策略确定所述相邻的两个卫星之间的起始调相时间间隔，包括：

选取所述两个卫星之间的起始调相时间间隔初始值dt₀＝T₀；

依照所述目标推力作用方式，根据高斯摄动方程确定以所述起始调相时间间隔初始值完成变轨后的两个卫星之间的相位间隔dM₀；

根据第k次迭代对应的两个卫星之间的起始调相时间间隔、以所述起始调相时间间隔初始值完成变轨后的两个卫星之间的相位间隔dM₀以及目标相位间隔dM_t，依照下式获取第k+1次迭代对应的两个卫星之间的起始调相时间间隔：

dt_k+1＝dt_k-sign(dM₀-dM_t)×max(k₃×dt_k,Δt_min)

其中，k₃∈(0,1)为比例系数；Δt_min为根据实际情况给定的时间最小改变值；max(·)表示取·中的最大值；

当以第k+1次迭代对应的起始调相时间间隔完成变轨后的两个卫星之间的相位间隔与所述目标相位间隔dM_t之间满足设定的精度要求，则停止迭代并将第k+1次迭代对应的起始调相时间间隔确定为所述相邻的两个卫星之间的起始调相时间间隔；

根据所述星座中所有卫星的变轨时长以及所述星座中所有相邻的两个卫星之间的起始调相时间间隔确定用于进行星座部署的部署参数；其中，所述根据所述星座中所有卫星的变轨时长以及所述星座中所有相邻的两个卫星之间的起始调相时间间隔确定用于进行星座部署的部署参数，包括：

根据所述卫星的变轨时长dt₁以及所述相邻的两个卫星之间的起始调相时间间隔dt_t，依照下式确定完成星座部署的时长dt_all：

dt_all＝dt₁+(N_SAT-1)×dt_t；

针对所述星座中第j个卫星，依照下式确定第j个卫星的起始调相时刻

将各卫星的初始轨道参数及不同时段对应的推力作用方式带入高斯摄动方程以进行轨道递推，获得卫星在各时刻的递推轨道参数；

将变轨期间相同时刻的各卫星相位进行差值运算并绘图，获得所述变轨期间的卫星间相位差变化过程图；

将变轨期间相同时刻的各卫星的递推轨道半长轴进行绘图，获得所述变轨期间的卫星递推轨道的半长轴变化过程图。