[发明专利]一种近地航天器交会发射窗口规划方法

说明书

本发明公开了一种近地航天器交会发射窗口规划方法，能够在目标航天器和追踪航天器均未发射的情况下，分析追踪和目标航天器的发射窗口。首先对应初始历元时刻，建立对应初始历元时刻的初始升交点赤经的目标轨道。构建一段时间内轨道面与光照位置矢量之间夹角的变化曲线；根据光照条件和在轨航天器发射期间段筛选出满足光照约束的时间段。光照位置矢量为在轨航天器质心至太阳质心的位置矢量。根据目标航天器和追踪航天器的发射场位置，找到追踪航天器和目标航天器的发射降轨零窗口，即为对应初始历元时刻初始升交点赤经的发射窗口列表。遍历初始升交点赤经，对于不同的初始升交点赤经，得到对应不同初始升交点赤经的发射窗口列表。

技术领域

本发明涉及航天器任务规划技术领域，具体涉及一种近地航天器交会发射窗口规划方法。

背景技术

近地轨道航天器交会发射窗口的任务分析与规划对航天任务的成败起着非常关键的作用，但是发射窗口任务分析与规划也是一项复杂的任务。发射窗口任务分析与规划需要综合考虑航天器各分系统和空间约束条件的基础上开展的，包括光照约束条件、传感器约束条件、共面约束条件和相位约束条件等。在此基础上，根据实际任务情况，基于空间轨道计算和发射窗口计算方法，求解航天器的发射窗口。

朱仁璋等研究了考虑包括轨道共面、太阳电池帆板日照角和最终平移段的照明约束条件下的航天器交会对接发射时间选择与确定，提出了追踪航天器与目标航天器发射时间选择与确定的方法。张丽艳等对交会对接任务发射窗口的约束条件和发射时间间隔相位差等相关问题进行了初步研究。李革非等建立了轨道日照角、光学导航设备阳光抑制角和轨道共面等多种约束条件下的交会对接发射窗口的计算方法和流程，并通过仿真算例给出了航天器的年发射窗口集合。李海阳将约束条件与发射时间相关联，建立了发射时间的求解交会数学模型和发射窗口的计算流程。以上研究对航天器交会任务的光照、共面和相位等约束条件和发射窗口计算方法进行了研究，但是大多是针对追踪航天器的发射窗口分析，目标航天器多以分析光照约束条件为主，对于综合考虑追踪航天器和目标航天器的发射窗口分析的研究较少。此外，上述研究多是基于多约束条件分析和发射窗口求交集方法进行计算，涉及到光照、共面和相位约束分析等大量的空间轨道计算，由于采用的算法和模型不同，仿真算例给出的结果并不具有普适性，难以指导工程实践任务。

目前近地轨道航天器交会任务发射窗口任务分析与规划的软件和方法普遍是针对于目标航天器已在轨的情况，对追踪航天器的发射窗口进行规划，而对于目标航天器尚未发射的情况下，综合分析追踪航天器和目标航天器的发射窗口研究较少。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种近地航天器交会发射窗口规划方法，能够在目标航天器和追踪航天器均未发射的情况下，综合分析追踪航天器和目标航天器的发射窗口。

为达到上述目，本发明的技术方案采用包括如下步骤进行发射窗口规划：

步骤1：对应初始历元时刻，建立初始的升交点赤经，并建立对应初始历元时刻的初始升交点赤经的目标轨道。

构建一段时间内轨道面与光照位置矢量之间夹角的变化曲线；根据光照条件和在轨航天器发射期间段筛选出满足光照约束的时间段。

光照位置矢量为在轨航天器质心至太阳质心的位置矢量。

根据目标航天器和追踪航天器的发射场位置，找到追踪航天器和目标航天器的发射降轨零窗口，即得到了对应初始历元时刻初始升交点赤经的发射窗口列表。

步骤2：遍历初始升交点赤经，对于不同的初始升交点赤经，利用步骤1的方法得到对应不同初始升交点赤经的发射窗口列表。

进一步地，追踪航天器与目标航天器均未入轨，追踪航天器和目标航天器位于不同的发射场。