一种地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法与流程

本发明属于太空态势感知空间目标监视成像卫星任务规划，尤其涉及一种地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法。

背景技术：

1、空间目标监视成像卫星任务模式一般包括漂移巡视普查和重点目标详查两种。漂移巡视普查是常用的任务模式之一，卫星轨道位于目标轨道下方，轨道高度差形成卫星与目标的漂移率差，卫星在从目标下方漂过时对目标完成监视成像，卫星通常利用百余天对任务区域内多个目标完成漂移巡视，是一种常用的普查手段。

2、随着空间目标成像卫星在轨时间的增加，在完成任务区内目标逐一漂移巡视后，将转入详查任务模式，即长期定点在某轨位，当任务区域内发生某个目标轨道机动、目标新入轨以及各类太空事件(抵近、对接等)后，快速漂移至目标附近，对目标完成详查，详查完成后漂回原轨位继续控守。详查任务是空间目标成像卫星在轨中后期长期应用的任务模式。

3、目前详查任务一般采用漂移—伴飞—绕飞—漂回的方式，即漂移至目标附近后先定点在目标附近，之后选择合适的时间启动顺光的绕飞详查，最后退出绕飞漂回原轨位。这种方式具有如下局限性：(1)任务隐蔽性差，存在较长时间与目标近距离抵近状态，易引起目标反侦察机动以规避观测，影响情报获取，同时博弈烈度较强，存在引起法理纠纷的风险；(2)详查时间集中在绕飞阶段，易于目标规避侦察，对目标任务干扰程度有限；(3)速度增量消耗量较大，影响整星任务执行效能，对单一目标完成一次详查任务速度增量消耗一般约10m/s。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，不存在与目标的长期抵近状态，有利于隐蔽观测意图，降低在轨博弈烈度，避免引起法理纠纷，同时最大可能避免引起目标察觉并规避观测，有利于实现观测目的。

2、本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，包括：将任务轨道划分为接近段、调相段、去程详查段、调头段、回程详查段和远离段；其中，所述接近段和所述调相段之间进行第一次轨道机动，所述调相段和所述去程详查段之间进行第二次轨道机动，所述去程详查段和所述调头段之间进行第三次轨道机动，所述调头段和所述回程详查段之间进行第四次轨道机动，所述回程详查段和所述远离段之间进行第五次轨道机动；确定第一次轨道机动、第二次轨道机动、第三次轨道机动、第四次轨道机动和第五次轨道机动的机动时间；确定第一次轨道机动、第二次轨道机动、第三次轨道机动、第四次轨道机动和第五次轨道机动的速度增量。

3、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，确定第二次轨道机动的机动时间t2包括确定时刻和确定日期；其中，确定时刻为预设目标星下点地理经度l0处地方时的中午12:00；确定日期包括：若我星在初始位置处的时间t0的时刻早于我星星下点地方时中午12:00，则第二次轨道机动的机动时间若t0的时刻晚于我星星下点地方时中午12:00，则其中r0为地球同步轨道半长轴，a0为半长轴，ceiling表示结果向上取整。

4、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，第一次轨道机动时间为t1＝t2-24h；其中，t1为第一次轨道机动时间，t2为第二次轨道机动的机动时间。

5、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，第三次轨道机动时间为t3＝t2+n·24h；其中，t3为第三次轨道机动时间，n为大于1的正整数。

6、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，第四次轨道机动时间为t4＝t3+12h；其中，t3为第三次轨道机动时间，t4为第四次轨道机动时间。

7、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，第五次轨道机动时间为t5＝t4+n·24h；其中，t5为第五次轨道机动时间，t4为第四次轨道机动时间，n为大于1的正整数。

8、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，确定第一次轨道机动的速度增量和第二次轨道机动的速度增量包括：确定第二次轨道机动的速度增量的初值δv2_0，使得去程详查段轨道每天两次穿越地球同步轨道带；使得t2～t2+24h段最东侧穿越点与t2+24h～t2+48h段最西侧穿越点间距等于2d0，得到第二次轨道机动的速度增量的粗寻优中间值δv2_1；其中，d0为对目标进行重点详查期望的观测距离；当t2+24h时间的和平行，得到第一次轨道机动的速度增量和第二次轨道机动的速度增量；其中，为t2+24h时刻地心指向我星的位置矢量，为t2+24h时刻地心指向目标的位置矢量。

9、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，第三次轨道机动的速度增量δv3通过如下公式得到：

10、

11、其中，a0为半长轴，δv1为第一次轨道机动的速度增量，δv2为第二次轨道机动的速度增量，μ为地球中心引力常数，r0为地球同步轨道半长轴。

12、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，确定第四次轨道机动的速度增量包括：确定第四次轨道机动的速度增量的初值δv4_0，使得回程详查段轨道每天两次穿越地球同步轨道带；当t5-24h时间的和平行，得到第四次轨道机动的速度增量；其中，为t5-24h时刻地心指向我星的位置矢量，为t5-24h时刻地心指向目标的位置矢量。

13、上述地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法中，第五次轨道机动的速度增量δv5通过如下公式得到：

14、

15、其中，a0为半长轴，δv4为第二次轨道机动的速度增量，μ为地球中心引力常数，r0为地球同步轨道半长轴。

16、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

17、(1)本发明观测隐蔽性强，卫星始终处于漂移状态，与目前常用的伴飞和绕飞策略相比，不存在与目标的长期抵近状态，有利于隐蔽观测意图，降低在轨博弈烈度，避免引起法理纠纷，同时最大可能避免引起目标察觉并规避观测，有利于实现观测目的；

18、(2)本发明能够在数天之内从4个不同方向(西侧偏对地、西侧偏背地、东侧偏对地、东侧偏背地)实施4次抵近详查，且均为顺光条件，此外能够着重观测目标东面和西面(常规的漂移巡视，对于单个目标仅能观测1次，且着重观测目标对地面和背地面，而大多数空间态势感知和空间攻防卫星的关键载荷位于东西面)，且抵近侦察过程分散在数天以内，目标规避侦察难度更大、代价更大，观测结果具有更高的情报价值；

19、(3)本发明相同条件下完成同一目标观测，与目前常用的伴飞和绕飞策略相比，速度增量消耗降低30％以上，可大幅提高整星侦察效能。

技术特征：

1.一种地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：确定第二次轨道机动的机动时间t2包括确定时刻和确定日期；其中，

3.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：第一次轨道机动时间为t1＝t2-24h；其中，t1为第一次轨道机动时间，t2为第二次轨道机动的机动时间。

4.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：第三次轨道机动时间为t3＝t2+n·24h；其中，t3为第三次轨道机动时间，n为大于1的正整数。

5.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：第四次轨道机动时间为t4＝t3+12h；其中，t3为第三次轨道机动时间，t4为第四次轨道机动时间。

6.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：第五次轨道机动时间为t5＝t4+n·24h；其中，t5为第五次轨道机动时间，t4为第四次轨道机动时间，n为大于1的正整数。

7.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：确定第一次轨道机动的速度增量和第二次轨道机动的速度增量包括：

8.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：第三次轨道机动的速度增量δv3通过如下公式得到：

9.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：确定第四次轨道机动的速度增量包括：

10.根据权利要求1所述的地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，其特征在于：第五次轨道机动的速度增量δv5通过如下公式得到：

技术总结
本发明公开了一种地球同步轨道目标成像卫星重点详查任务规划方法，该方法包括：将任务轨道划分为接近段、调相段、去程详查段、调头段、回程详查段和远离段；确定第一次轨道机动、第二次轨道机动、第三次轨道机动、第四次轨道机动和第五次轨道机动的机动时间；确定第一次轨道机动、第二次轨道机动、第三次轨道机动、第四次轨道机动和第五次轨道机动的速度增量。本发明不存在与目标的长期抵近状态，有利于隐蔽观测意图，降低在轨博弈烈度，避免引起法理纠纷，同时最大可能避免引起目标察觉并规避观测，有利于实现观测目的。

技术研发人员：张洪波,夏莉敏,王典军,韩璐,武冠群,王稞,李昊予
受保护的技术使用者：北京空间飞行器总体设计部
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5