基于两行根数的卫星轨道维持控制方法

摘要

基于两行根数的卫星轨道维持控制方法，利用SGP4轨道确定模型解算卫星公开的两行根数数据，计算得到卫星星下点的地理经纬度，并与约定的地面标称轨迹作比较。将轨道历元时刻相对首个样本的时长作为自变量，地面轨迹距离差作为变量，使用平均法对所有样本进行二次曲线拟合，根据拟合多项式的系数计算得到截至最新样本时刻卫星轨道半长轴实际值与标称值的差Δat，以及样本所处时间区间内的卫星轨道半长轴平均衰减率最后利用拟合出的二次曲线和允许的漂移范围[-ΔLmax，ΔLmax]，预报得到下一次轨控时机Tc，以及需要使用的控制量Δaf，确保卫星下一次漂移期内的实际地面轨迹相对地面标称轨迹的位置在允许的漂移范围之内。

主权项

1.基于两行根数的卫星轨道维持控制方法，其特征在于步骤如下：(1)利用SGP4轨道确定模型解算卫星两行根数数据，得到卫星在地球赤道旋转坐标系下两行根数历元时刻的位置和速度，由此得到卫星星下点的地理经纬度；(2)根据卫星的纬度幅角值判断卫星处于升轨弧段或者降轨弧段，将步骤(1)中得到的卫星星下点地理经纬度与约定的地面标称轨迹所属弧段数据中同纬度的经度值作比较，位置差作为每次样本相对地面标称轨迹的结果；(3)采用平均法对步骤(2)得到的所有样本进行二次曲线拟合，得到拟合多项式y＝A+Bx+Cx²，式中x为相对取样时刻，y为卫星星下点地面轨迹相对标称轨迹的位置差；(4)根据拟合多项式的系数计算得到截至最新样本时刻卫星轨道半长轴实际值与标称值的差Δa_t，以及样本所处时间区间内的卫星轨道半长轴平均衰减率其中R_E为地球赤道半径，a为卫星轨道半长轴标称值；(5)根据卫星实际轨迹相对标称轨迹的允许漂移范围[-ΔL_max，ΔL_max]，得到下一次轨控时机T_c和控制量Δa_f，$T_c=\frac{-B+\sqrt{B^2+4C·\Delta L_{\max }}}{2C},$${\mathrm{\Delta a}}_f=2\sqrt{\frac{2a\stackrel{·}{a}}{{3\mathrm{\pi R}}_E}{\mathrm{\Delta L}}_{\max }};$(6)在轨控时刻T_c采用相应的控制量Δa_f对卫星的轨道进行控制，使得卫星下一次漂移期内的实际轨迹相对标称轨迹的漂移范围位于[-ΔL_max，ΔL_max]之内。