东西位置保持与角动量卸载联合控制方法
【专利摘要】东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，首先分析静止轨道卫星受到的地球非球形摄动、太阳光压摄动等对卫星轨道的影响，同时，估计角动量卸载对卫星轨道的影响；然后，比较地球非球形摄动和角动量卸载对平经度漂移率的影响，确定卸载时刻；并考虑对偏心率的影响，排除卸载时刻的多解可能性，确定最优卸载时刻，即有利于东西位置保持，又使得偏心率尽可能小。本发明所述方法适用于需要使用推力器集中卸载角动量的静止轨道卫星。使用本发明所述方法，有助于减少东西位置保持次数、节省推进剂，增加卫星任务时间，延长卫星寿命。
【专利说明】东西位置保持与角动量卸载联合控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，属于静止轨道卫星轨道维持【技术领域】。
【背景技术】
[0002]大多数静止轨道卫星，特别是通信卫星，根据动量轮转速测量，检测到角动量超过一定阈值时，随即进行喷气卸载。静止轨道导航卫星、对地观测卫星，对喷气有严格限制。这类卫星使用动量轮吸收太阳光压等干扰产生的角动量，在允许卸载或达到角动量最大包络时，进行集中卸载。
[0003]以外的静止轨道卫星轨道维持设计，较少考虑角动量卸载对卫星轨道的影响，没有利用角动量卸载产生的冲量进行东西位置保持的设计。
[0004]对于角动量集中卸载的卫星，特别是帆板安装不对称或带有大型附件的卫星，角动量积累较多，喷气卸载对卫星轨道的影响不能忽略。如果不综合考虑地球非球形摄动、太阳光压摄动、角动量卸载的影响，不合理选择卸载时刻、合理选择推力器，为克服角动量卸载对卫星轨道的影响，需要消耗更多的推进剂进行卫星轨道维持，并更多的占用任务时间。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题是:针对角动量卸载对卫星轨道的影响，合理选择推力器，设计卸载时刻，充分利用角动量卸载产生的冲量进行东西位置保持。这样可有效节省推进齐U，同时减少东西位置保持次数，增加任务时间。
[0006]本发明的技术解决方案是:
[0007]东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，步骤如下:
[0008](I)根据卫星定点位置，确定卫星受到的地球非球形摄动，进一步确定地球摄动引起的平经度漂移率日变化量Λ De ；
[0009](2)根据卫星结构、质量，确定卫星受到的太阳光压摄动，得到偏心率变化率向量在地心惯性坐标系X和Y方向上的分量4、?,；
[0010](3)根据卫星结构、质量，确定卫星赤经I和太阳幅角Us的关系式，其中，ψ%在轨道平面内需卸载的角动量与卫星本体Z轴夹角；
[0011](4)计算角动量卸载产生的平经度漂移率ΛD，角动量卸载引起的偏心率变化量在地心惯性坐标系X和Y方向上的分量Δ ex和Aey;
[0012](5)比较地球摄动引起的平经度漂移率日变化量Λ De与平经度漂移率AD的大小，进而确定-的值；
[0013](6)联合太阳光压和角动量卸载对卫星偏心率的影响，排除(5)中P的多解，确定唯一值；
[0014](7)根据-的值，结合角动量矢量与太阳矢量的关系，确定卸载时太阳在轨道平面内与轨道Z轴夹角Θ，根据Θ即获得卫星星下点地方时；
[0015](8)在所述步骤(7)得到的卫星星下点地方时进行角动量卸载，从而实现东西位
置保持。
[0016]所述步骤⑶中，釋、1、Us的关系式为:
[0017]角动量矢量滞后太阳矢量90°时，炉-《F;角动量矢量超前太阳矢量90。, / ? Mi +—+9CF。
[0018]所述步骤⑷中，计算AD、Δ ex> Δ ey具体为:
[0019]
【权利要求】
1.东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，其特征在于步骤如下: (1)根据卫星定点位置，确定卫星受到的地球非球形摄动，进一步确定地球摄动引起的平经度漂移率日变化量ADe; (2)根据卫星结构、质量，确定卫星受到的太阳光压摄动，得到偏心率变化率向量在地心惯性坐标系X和Y方向上的分量^， (3)根据卫星结构、质量，确定P、卫星赤经I和太阳幅角Us的关系式，其中，f为在轨道平面内需卸载的角动量与卫星本体Z轴夹角； (4)计算角动量卸载产生的平经度漂移率AD，角动量卸载引起的偏心率变化量在地心惯性坐标系X和Y方向上的分量Λ ex和Λ ey ; (5)比较地球摄动引起的平经度漂移率日变化量ADe与平经度漂移率AD的大小，进而确定.-的值； (6)联合太阳光压和角动量卸载对卫星偏心率的影响，排除(5)中f的多解，确定唯一值； (7)根据P的值，结合角动量矢量与太阳矢量的关系，确定卸载时太阳在轨道平面内与轨道Z轴夹角Θ，根据Θ即获得卫星星下点地方时； (8)在所述步骤(7)得到的卫星星下点地方时进行角动量卸载，从而实现东西位置保 持。
2.根据权利要求1所述的东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，其特征在于:所述步骤(3)中，—、1、Us的关系式为: 角动量矢量滞后太阳矢量90°时，角动量矢量超前太阳矢量90°，I?Ils +f> +W ?
3.根据权利要求1所述的东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，其特征在于:所述步骤⑷中，计算AD、Δ ex> Aey具体为:
4.根据权利要求1所述的东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，其特征在于:所述步骤(5)中，值的确定: 如果|AD|≤|ΔDe|，
5.根据权利要求1所述的东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，其特征在于:所述步骤(6)中，排除f的多解具体为: 对下式进行计算，考虑太阳光压与角动量卸载联合作用下，寻找对应偏心率最小的_的解，确定-的唯一值: 当角动量矢量滞后太阳矢量90°时，
6.根据权利要求1所述的东西位置保持与角动量卸载联合控制方法，其特征在于:所述步骤(7)中卫星星下点地方时即为角动量卸载时刻: 当角动量矢量滞后太阳矢量90°时，θ = 90%对θ在0°到360°之间取主值，则24·θ/360 的值，即为卫星星下点地方时； 当角动量矢量超前太阳矢量90°时，θ =φ+90°，对θ在0°到360°之间取主值，则的值，即为卫星 星下点地方时。.>60
【文档编号】G05D1/10GK103941749SQ201410181553
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】汤亮, 陈守磊, 刘一武, 胡少春, 郭廷荣 申请人:北京控制工程研究所