一种提高有效载荷观测效率的卫星编队构形保持控制方法

摘要

本发明公开了一种提高有效载荷观测效率的卫星编队构形保持控制方法，其包括如下步骤：据工程实际建立具体约束条件；通过相对导航信息获取编队参数调整量(Δa，Δe，Δu)，计算编队保持控制量；根据工程约束条件确定γ可行的取值范围；根据评价方程优化γ，然后计算编队控制量，对编队构形进行保持控制，实现燃料消耗优化。本发明能在近圆非赤道轨道条件下的编队卫星构形保持控制，同时满足实际有效载荷的观测需求。

主权项

一种提高有效载荷观测效率的卫星编队构形保持控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据工程实际建立具体约束条件；步骤二、根据相对导航信息获取编队参数调整量(Δa，Δe，Δu)，代入下式计算编队保持控制量：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta V}}_1=\frac{1}{\left(4+4\gamma /\pi \right)}\left[\frac{na}{4\cos \gamma }\left(1+2\gamma /\pi \right)\Delta e-\frac{n}{4}\left(3+4\gamma /\pi \right)\Delta a-\frac{na}{3\pi }\left(\Delta u+du\right)\right]\\ {\mathrm{\Delta V}}_2=\frac{1}{\left(4+4\gamma /\pi \right)}\left[-\frac{na}{4\cos \gamma }\left(3+2\gamma /\pi \right)\Delta e-\frac{n}{4}\left(3+4\gamma /\pi \right)\Delta a-\frac{na}{3\pi }\left(\Delta u+du\right)\right]\\ {\mathrm{\Delta V}}_3=\frac{1}{\left(4+4\gamma /\pi \right)}\left[\frac{na}{4\cos \gamma }\left(3+2\gamma /\pi \right)\Delta e+\frac{n}{4}\left(7+8\gamma /\pi \right)\Delta a+\frac{na}{3\pi }\left(\Delta u+du\right)\right]\\ {\mathrm{\Delta V}}_4=\frac{1}{\left(4+4\gamma /\pi \right)}\left[-\frac{na}{4\cos \gamma }\left(1+2\gamma /\pi \right)\Delta e+\frac{n}{4}\left(7+8\gamma /\pi \right)\Delta a+\frac{na}{3\pi }\left(\Delta u+du\right)\right]\end{array}\right.;$此时的控制量为γ的函数；其中，第一次喷气是在纬度幅角为时刻，喷气量将产生的切向速度增量是ΔV₁；第二次喷气是在纬度幅角为时刻，喷气量将产生的切向速度增量是ΔV₂；第三次喷气是在纬度幅角为时刻，喷气量将产生的切向速度增量是ΔV₃；第四次喷气是在纬度幅角为时刻，喷气量将产生的切向速度增量是ΔV₄。可以看出γ就是相对于u₀(arctan(δΔe_Y/δΔe_X))偏置的角度，从而保证编队控制的纬度幅角不会在有效载荷的观测范围。同时考虑触发时间与起控时间存在时间差的影响，记触发时间对应的纬度幅角为u₀，起控时间对应的纬度幅角为u₁，则du＝‑1.5(u₁‑u₀)Δa步骤三、根据步骤1所得的工程约束条件确定γ可行的取值范围；考虑极端情况，成像区域为[u₀，u₀+β°]，则根据前述约束条件得到γ必须满足如下条件才能保证4次脉冲控制均不在有效载荷观测范围γ≥γ₁°，其中，(90>γ₁>0)步骤四、得到最优γ(即γ＝γ₁°)，代入以下优化方程，实现燃料消耗优化；f_min＝|ΔV₁|+|ΔV₂|+|ΔV₃|+|ΔV₄|。