東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法
【專利摘要】東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，首先分析靜止軌道衛(wèi)星受到的地球非球形攝動、太陽光壓攝動等對衛(wèi)星軌道的影響，同時，估計角動量卸載對衛(wèi)星軌道的影響；然后，比較地球非球形攝動和角動量卸載對平經(jīng)度漂移率的影響，確定卸載時刻；并考慮對偏心率的影響，排除卸載時刻的多解可能性，確定最優(yōu)卸載時刻，即有利于東西位置保持，又使得偏心率盡可能小。本發(fā)明所述方法適用于需要使用推力器集中卸載角動量的靜止軌道衛(wèi)星。使用本發(fā)明所述方法，有助于減少東西位置保持次數(shù)、節(jié)省推進劑，增加衛(wèi)星任務時間，延長衛(wèi)星壽命。
【專利說明】東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，屬于靜止軌道衛(wèi)星軌道維持【技術領域】。
【背景技術】
[0002]大多數(shù)靜止軌道衛(wèi)星，特別是通信衛(wèi)星，根據(jù)動量輪轉(zhuǎn)速測量，檢測到角動量超過一定閾值時，隨即進行噴氣卸載。靜止軌道導航衛(wèi)星、對地觀測衛(wèi)星，對噴氣有嚴格限制。這類衛(wèi)星使用動量輪吸收太陽光壓等干擾產(chǎn)生的角動量，在允許卸載或達到角動量最大包絡時，進行集中卸載。
[0003]以外的靜止軌道衛(wèi)星軌道維持設計，較少考慮角動量卸載對衛(wèi)星軌道的影響，沒有利用角動量卸載產(chǎn)生的沖量進行東西位置保持的設計。
[0004]對于角動量集中卸載的衛(wèi)星，特別是帆板安裝不對稱或帶有大型附件的衛(wèi)星，角動量積累較多，噴氣卸載對衛(wèi)星軌道的影響不能忽略。如果不綜合考慮地球非球形攝動、太陽光壓攝動、角動量卸載的影響，不合理選擇卸載時刻、合理選擇推力器，為克服角動量卸載對衛(wèi)星軌道的影響，需要消耗更多的推進劑進行衛(wèi)星軌道維持，并更多的占用任務時間。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的技術解決問題是:針對角動量卸載對衛(wèi)星軌道的影響，合理選擇推力器，設計卸載時刻，充分利用角動量卸載產(chǎn)生的沖量進行東西位置保持。這樣可有效節(jié)省推進齊U，同時減少東西位置保持次數(shù)，增加任務時間。
[0006]本發(fā)明的技術解決方案是:
[0007]東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，步驟如下:
[0008](I)根據(jù)衛(wèi)星定點位置，確定衛(wèi)星受到的地球非球形攝動，進一步確定地球攝動引起的平經(jīng)度漂移率日變化量Λ De ；
[0009](2)根據(jù)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、質(zhì)量，確定衛(wèi)星受到的太陽光壓攝動，得到偏心率變化率向量在地心慣性坐標系X和Y方向上的分量4、?,；
[0010](3)根據(jù)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、質(zhì)量，確定衛(wèi)星赤經(jīng)I和太陽幅角Us的關系式，其中，ψ%在軌道平面內(nèi)需卸載的角動量與衛(wèi)星本體Z軸夾角；
[0011](4)計算角動量卸載產(chǎn)生的平經(jīng)度漂移率ΛD，角動量卸載引起的偏心率變化量在地心慣性坐標系X和Y方向上的分量Δ ex和Aey;
[0012](5)比較地球攝動引起的平經(jīng)度漂移率日變化量Λ De與平經(jīng)度漂移率AD的大小，進而確定-的值；
[0013](6)聯(lián)合太陽光壓和角動量卸載對衛(wèi)星偏心率的影響，排除(5)中P的多解，確定唯一值；
[0014](7)根據(jù)-的值，結(jié)合角動量矢量與太陽矢量的關系，確定卸載時太陽在軌道平面內(nèi)與軌道Z軸夾角Θ，根據(jù)Θ即獲得衛(wèi)星星下點地方時；
[0015](8)在所述步驟(7)得到的衛(wèi)星星下點地方時進行角動量卸載，從而實現(xiàn)東西位
置保持。
[0016]所述步驟⑶中，釋、1、Us的關系式為:
[0017]角動量矢量滯后太陽矢量90°時，爐-《F;角動量矢量超前太陽矢量90。, / ? Mi +—+9CF。
[0018]所述步驟⑷中，計算AD、Δ ex> Δ ey具體為:
[0019]
【權(quán)利要求】
1.東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，其特征在于步驟如下: (1)根據(jù)衛(wèi)星定點位置，確定衛(wèi)星受到的地球非球形攝動，進一步確定地球攝動引起的平經(jīng)度漂移率日變化量ADe; (2)根據(jù)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、質(zhì)量，確定衛(wèi)星受到的太陽光壓攝動，得到偏心率變化率向量在地心慣性坐標系X和Y方向上的分量^， (3)根據(jù)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、質(zhì)量，確定P、衛(wèi)星赤經(jīng)I和太陽幅角Us的關系式，其中，f為在軌道平面內(nèi)需卸載的角動量與衛(wèi)星本體Z軸夾角； (4)計算角動量卸載產(chǎn)生的平經(jīng)度漂移率AD，角動量卸載引起的偏心率變化量在地心慣性坐標系X和Y方向上的分量Λ ex和Λ ey ; (5)比較地球攝動引起的平經(jīng)度漂移率日變化量ADe與平經(jīng)度漂移率AD的大小，進而確定.-的值； (6)聯(lián)合太陽光壓和角動量卸載對衛(wèi)星偏心率的影響，排除(5)中f的多解，確定唯一值； (7)根據(jù)P的值，結(jié)合角動量矢量與太陽矢量的關系，確定卸載時太陽在軌道平面內(nèi)與軌道Z軸夾角Θ，根據(jù)Θ即獲得衛(wèi)星星下點地方時； (8)在所述步驟(7)得到的衛(wèi)星星下點地方時進行角動量卸載，從而實現(xiàn)東西位置保 持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，其特征在于:所述步驟(3)中，—、1、Us的關系式為: 角動量矢量滯后太陽矢量90°時，角動量矢量超前太陽矢量90°，I?Ils +f> +W ?
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，其特征在于:所述步驟⑷中，計算AD、Δ ex> Aey具體為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，其特征在于:所述步驟(5)中，值的確定: 如果|AD|≤|ΔDe|，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，其特征在于:所述步驟(6)中，排除f的多解具體為: 對下式進行計算，考慮太陽光壓與角動量卸載聯(lián)合作用下，尋找對應偏心率最小的_的解，確定-的唯一值: 當角動量矢量滯后太陽矢量90°時，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的東西位置保持與角動量卸載聯(lián)合控制方法，其特征在于:所述步驟(7)中衛(wèi)星星下點地方時即為角動量卸載時刻: 當角動量矢量滯后太陽矢量90°時，θ = 90%對θ在0°到360°之間取主值，則24·θ/360 的值，即為衛(wèi)星星下點地方時； 當角動量矢量超前太陽矢量90°時，θ =φ+90°，對θ在0°到360°之間取主值，則的值，即為衛(wèi)星 星下點地方時。.>60
【文檔編號】G05D1/10GK103941749SQ201410181553
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】湯亮, 陳守磊, 劉一武, 胡少春, 郭廷榮 申請人:北京控制工程研究所