一种空间卫星星群的集中推力式部署方法与流程

技术特征：

1.一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、创建母子星星群结构组合体；

步骤2、将星群结构组合体送入预定轨道；

步骤3、基于三轴定姿的星群结构组合体初始化；

步骤4、建立卫星星群几何构型；

步骤5、建立星群结构组合体内各卫星的通信策略。

2.根据权利要求1所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，步骤1具体过程为：选取母星，以母星中心体为动力舱，四周均匀连接多个封闭管道，每个封闭管道内连接多个子星。

3.根据权利要求1所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，步骤2具体过程为：将星群结构组合体负载于火箭上，根据轨道特征和火箭的运载能力，将星群结构组合体送入预定轨道。

4.根据权利要求1所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，步骤3具体过程为：星群结构组合体采用三轴(x,y,z)定姿，星群结构组合体入轨过程中，进行姿态调整，进入轨道后，初始化完成姿态稳定；动力舱根据地面指令，将封闭管道中的第一批次子星送入预设空间位置，并计算地心坐标直角赤道坐标系中母星的位置和速度。

5.根据权利要求4所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，所述计算地心坐标直角赤道坐标系中母星的位置和速度过程为：

计算平近点角mt：

mt＝m+nt(1)

n为卫星的平均角速度，有：

其中，a为椭圆轨道的半长轴，g为引力常数，m为地球质量，μ＝gm＝3.986005×10¹⁴m³/s²；

根据普勒方程计算偏近点角et：

et＝mt+esinet(3)

将式(1)代入开普勒方程反复迭代，直至收敛；

计算真近点角θt：

计算椭圆轨道半通径p：

p＝a(1-e²)(5)

式(5)中，a为母星轨道半长轴，e为偏心率；

计算母星在轨道坐标系o1x1y1z1中位置矢量和速度矢量：

位置矢量表示为其中，

速度矢量表示为其中，

计算地心坐标直角赤道坐标系中母星位置矢量和速度矢量：

母星位置矢量：

母星速度矢量：

其中，

则

6.根据权利要求1所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，步骤4具体过程为：母星根据地面指令，以母星质心为中心按一定的规则自旋α或β或γ角度，计算推力部署下各批子星轨道根数，根据各批轨道根数，建立卫星星群几何构型。

7.根据权利要求6所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，所述计算推力部署下各批子星轨道根数具体过程为：

计算子星在地心赤道直角坐标系中的位置矢量根据子星在地心赤道直角坐标系中的位置矢量计算：

1)计算子星轨道半长轴a′：

由轨道能量守恒活力公式可求得半长轴:

2)子星轨道偏心率e′：

动量矩矢量则椭圆轨道半通径由此可求得偏心率：

3)子星轨道t时刻真近点角θ′t：

由椭圆轨道方程得：

e′cosθ′t＝p′tg/r′tg-1(10)；

又由矢量标积得：

由以上两式可唯一确定真近点角θ′t；

4)子星轨道t时刻平近点角m′t：

由公式可求得偏近点角e′t，则：

m′t＝e′t-e′sine′t(12)；

5)子星轨道倾角i′和升交点赤经ω′：

令地心赤道直角坐标系oxyz沿x轴、y轴、z轴的单位矢量分别为子星轨道法向单位矢量为动量矩矢量指向轨道法向，所以有：

进而可求得：

6)子星轨道近地点幅角ω′

令子星轨道有地心指向升交点的单位矢量为则：

由

可唯一确定近地点幅角ω′；

通过1)-6)确定各批子星的轨道参数，根据轨道参数确定推力部署下各批子星轨道根数。

8.根据权利要求7所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，所述计算子星在地心赤道直角坐标系中的位置矢量具体过程为：在星群坐标系中，设子星的发射速度为(v′0x,v′0y,v′0z)^t，则：

由于子星在空间自由运行中仅受地球引力作用，且引力指向x轴负方向，其它方向不受力作用，因此子星在t时刻的位置和速度为：

子星相对母星在地心赤道直角坐标系中的位置矢量为：

则子星在地心赤道直角坐标系中的位置矢量为：

9.根据权利要求1所述一种空间卫星星群的集中推力式部署方法，其特征在于，步骤5具体过程为：结合卫星星群几何构型，针对母星特点和任务需求，采用“子--母”星星间链路和“子--子”星星间链路通信共同传输策略，完成对整个星群的测控。