[发明专利]一种基于重访特性的遥感卫星太阳同步轨道设计方法

说明书

一种基于重访特性的遥感卫星太阳同步轨道设计方法，通过Q值建立了重访和地面同步之间的关系。在确定的区间出发通过节点重访顺序建立了Q的数学模型，再通过轨道高度和观测角度混合节点访问顺序和覆盖面积得到覆盖率。最后通过时变覆盖率、最小覆盖时间和最小观测角度，三个方面展示遥感卫星在太阳同步轨道上的覆盖率，从而为遥感卫星太阳同步轨道的设计提供了参考。

技术领域

本发明涉及一种基于重访特性的遥感卫星太阳同步轨道设计方法，属于太阳同步轨道卫星设计领域。

背景技术

近年来如遥感卫星之类的地球观测卫星技术有了很大发展，其观测分辨率已经达到米级甚至低于米级，在军事、民用和其他领域均有广泛的用途。遥感卫星所携带的载荷如光学摄像头均需要稳定的光照条件，因此太阳同步轨道经常作为遥感卫星的设计轨道。

全球覆盖率对于地球观测卫星而言是十分重要的参数，并有很多学者针对太阳同步轨道上的覆盖特性做了很多研究。Casey和Way引入了Q值和同步轨道访问顺序的概念，并将其应用到单次重复同步轨道(RGT)中。

Q值代表一个SSO轨道日内卫星围绕地球的圈数。定义PEO是一个太阳日，Pnod是卫星轨道周期。RGT的约束表达式为：DPEO＝NPnod

其中，D、N为不可约的整数，D是一个回归轨道经历的天数，N是一次重访卫星经历过的轨道周期数。给出Q值的定义，其中v为正整数：

为了保证高效覆盖，Aorpimai和Palmer基于组轨道元素提出了一种地球观测卫星的轨道控制策略称为“循环元素”法。从星座设计和重访轨道理论可知HJ-1A/1B所采用的轨道均实现了全球覆盖能力。但是这一方法也不能够直接用于覆盖性能的太阳同步轨道设计中。目前，很少有文献研究了太阳同步轨道的覆盖率特性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，缺少能够直接研究太阳同步轨道覆盖率特性的设计方法的问题，提出了一种基于重访特性的遥感卫星太阳同步轨道设计方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于重访特性的遥感卫星太阳同步轨道设计方法，步骤如下：

(1)设定遥感卫星轨道基本参数；

(2)在步骤(1)的基础上，于遥感卫星轨道上定义网络节点及基节点；

(3)建立D天重复轨道访问模型；

(4)建立单位化轨道节点访问模型；

(5)根据步骤(3)、步骤(4)中建立的模型，计算地球观测卫星于赤道上的相对覆盖率；

(6)利用步骤(5)所得数据计算卫星覆盖率，并根据计算所得数据进行全球覆盖特性分析。

所述步骤(1)中，遥感卫星轨道基本参数包括：

一个太阳同步轨道日内卫星围绕地球的圈数Q、一个太阳日P_EO、卫星轨道周期P_nod、一个回归RGT轨道经历天数D、一次重访卫星经历过的轨道周期数N，还包括地球赤道半径R_e、遥感卫星相机视角α、遥感卫星的底部滚转角β、遥感卫星观察角γ，其中，γ＝β+0.5α。v，d均为计算参数，其中v为正整数，计算公式为：

所述步骤(2)中，定义网络节点及基节点的具体步骤如下：

(2-1)根据遥感卫星于回归轨道经历天数D内完成绕地球任务的圈数N，将地球赤道N等分为N个上升节点，即网络节点，计算相邻节点间的距离，作为赤道网格间距δ_g：