[发明专利]考虑多种工作模式的卫星载荷平均功率计算方法及系统

说明书

本发明提供了一种考虑多种工作模式的卫星载荷平均功率计算方法及系统，包括如下步骤：步骤S1：根据任务要求，对地球表面进行区域划分，获取分级区域；步骤S2：对一段时间内的轨道进行递推，计算每轨的起止时刻；步骤S3：对每一轨轨道，设定时间采用分辨率，逐步计算每个离散时刻对应的分级区域及功率值，获取在一轨内，各种工作模式载荷的工作时间；步骤S4：根据各种工作模式的功率及工作时间，计算这一轨的平均功率。本发明中的方法实现了载荷平均功率的快速评估，通过高保真的轨道模型和地面表面分区，可精确计算每一轨的载荷平均功耗，为平台功率设计提供一种有效的技术手段。

技术领域

本发明涉及航天器总体设计领域，具体地，涉及一种考虑多种工作模式的卫星载荷平均功率计算方法及系统。

背景技术

在多种工作模式下，卫星载荷的平均功率与轨位紧密相关。利用卫星的轨道数据，可以判断可见的目标区域，从而进行载荷工作模式和瞬时功率的切换。对于低轨通信卫星星座，卫星在通过不同区域时，对通信容量和速率具有不同的需求。例如，在人口密集的中纬度地区，要求有较大的通信速率和容量，相应的载荷功耗也较大。在平台的功率设计中，若采用一般极限设计方法，按照载荷的最大功率需求进行设计，则会带来冗余过大的问题。因此，需要根据卫星轨位信息，建立目标区域-载荷波束-卫星位置空间几何运动模型，精确仿真计算每一轨载荷瞬时功率的时间历程，为平台功率的优化设计提供支撑。

目前，人们对卫星载荷进行了一些研究，经检索，与卫星轨位相关的主要有：专利《一种计算重访卫星载荷入射角随轨道漂移量变化的方法》(公开号：CN108536990A)一种计算重访卫星载荷入射角随轨道漂移量变化的方法。利用该方法,可以合理地设计出卫星轨道,来满足卫星的探测任务,尤其满足高精度探测卫星的轨道设计需求。该专利关注的轨道设计，而本专利则关注在载荷功率分析计算，差异较大。

专利《一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法及系统》(公开号：CN107870782A)克服现有技术不足,提供一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法及系统,通过星上对载荷任务指令的解析,完成指令的参数计算、配置和调度展开,实现了单次载荷任务指令注入完成多次机动、成像功能。提高了载荷任务指令注入效率；通过载荷任务指令注入时展开校验的方案,提高了载荷任务指令展开的可靠性。该专利关注的高轨载荷的控制和操作，而本专利则关注在载荷功率分析计算，差异较大。

专利《一种遥感卫星载荷任务参数化控制方法和系统》(公开号：CN107665111A)克服现有技术的不足,提供一种遥感卫星载荷任务参数化控制方法和系统,以简化卫星控制方式、充分发挥卫星快速响应能力。该专利关注的也是载荷的控制和操作，而本专利则关注在载荷功率分析计算，差异较大。

专利《一种基于复用分解的卫星有效载荷功耗分析方法》(公告号：CN107908597B)包括步骤1：获取卫星执行任务时有效载荷的状态参数；步骤2：建立卫星平台维持常规载荷能耗模型；步骤3：计算卫星执行任务时有效载荷工作产生的能耗；步骤4：建立“单种类型任务”有效载荷能耗复用模型；步骤5：建立“多种类型任务”有效载荷能耗复用分解模型并求解；步骤6：根据卫星执行任务i时的实时遥测数据计算执行该任务时有效载荷总的实时功率。

总的来说，人们对多种工作模式下的卫星载荷平均功率计算算法研究的关注程度仍不够，相关的研究成果也较为欠缺，这与其重要的应用价值不匹配，为此应进一步深入研究目标区域-载荷波束-卫星位置空间几何运动模型，为总体设计提供有效的优化方案。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种考虑多种工作模式的卫星载荷平均功率计算方法及系统。

根据本发明提供的一种考虑多种工作模式的卫星载荷平均功率计算方法，包括如下步骤：

步骤S1：根据任务要求，对地球表面进行区域划分，获取分级区域；

步骤S2：对一段时间内的轨道进行递推，计算每轨的起止时刻；