[发明专利]一种近地遥感卫星自主任务规划地影预报方法及装置在审
申请号: | 202211291527.5 | 申请日: | 2022-10-19 |
公开(公告)号: | CN115686783A | 公开(公告)日: | 2023-02-03 |
发明(设计)人: | 陈雄姿;谢松;张磊;付凯林;于灵慧;朱政帆;孙晓函 | 申请(专利权)人: | 航天东方红卫星有限公司 |
主分类号: | G06F9/48 | 分类号: | G06F9/48;G06F9/52 |
代理公司: | 中国航天科技专利中心 11009 | 代理人: | 陈鹏 |
地址: | 100094 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 遥感 卫星 自主 任务 规划 预报 方法 装置 | ||
一种近地遥感卫星自主任务规划地影预报方法及装置,基于太阳‑地球‑卫星的相对位置关系和圆柱阴影模型,首先对每个轨道圈内卫星的出影时刻和进影时刻进行估算;然后,在出影和进影时刻的估计值附近,分别使用二分法迭代求解进/出影满足的非线性方程,获得地影时间的精确结果。本发明不包含复杂的三角函数运算,且迭代求解次数少,可以满足星上自主任务规划高实时性要求和时间精度要求,具有很高的工程应用价值。
技术领域
本发明涉及航天器自主任务规划技术领域,特别涉及一种近地遥感卫星自主任务规划地影预报方法及装置,用于星上自主规划安排飞行任务时计算未来指定规划周期内卫星每个轨道圈的进出地影时间。
背景技术
相比于传统的以遥控遥测为主要手段的卫星运行管理,星上自主任务规划具有充分发挥卫星使用效能、提高卫星响应紧急任务能力、大幅减少对地面测控的依赖和支持多星自主协同配合执行对地观测任务等诸多优势,将成为智能卫星/星群的一项标配技术。自主任务规划过程中,对未来指定规划周期内卫星每个轨道圈进出地影的时间进行预报是执行任务调度和编排前必不可少的关键环节,原因在于:(1)在进/出影时刻卫星一般会切换飞行状态(对日转对地或对地转对日),任务规划需要避免在进出影时间附近编排观测或回放任务;(2)有些载荷的工作条件受地影的影响,例如可见光相机一般只能在阳照区成像;(3)卫星处于地影区内部和外部执行任务的姿态机动动作选择不同,例如:执行完观测任务且后续空闲时间充足时,阳照区卫星应转对日充电,地影区应转为对地零姿态;执行回放任务时,阳照区卫星需转为对地零姿态,地影区则不需要姿态机动。可见,准确的地影预报是任务规划编排结果正确的基础;同时,自主任务规划具有高实时性要求,地影预报的执行速度越快越好。
由于星载处理器的计算和存储能力受限,传统采用固定步长对阴影条件进行解算的方法由于计算量过大无法适用。贾向华等人提出了一种近地轨道卫星的地影预报星上算法(贾向华,徐明,陈罗婧.近地轨道卫星的地影预报算法[J],宇航学报,2016,第37卷第1期)。该算法计算量相对较小,但是面向实际工程应用存在的不足表现在:(1)其在迭代计算和解析求解过程中均包含大量三角函数的运算,计算量依旧偏大,现有星载处理器使用该算法预报一天的地影时间耗时将超过20s,无法满足自主任务规划更高实时性的要求;(2)其预报结果的方差较大且与预报时长不直接相关,预报精度有待进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题是:针对目前现有技术中星上预报卫星地影时间算法的计算时效性和精度无法满足星上自主任务规划需求的问题,提出了一种近地遥感卫星自主任务规划地影预报方法及装置。
本发明的技术方案为:一种近地遥感卫星自主任务规划地影预报方法,包括:(1)确定自主任务规划的规划周期为[T0,T1],将任务规划周期的起始时刻T0作为初始化时刻t0;(2)基于太阳-地球-卫星的相对位置关系,计算t0时刻所属轨道圈卫星的出影时刻估计值tD_est和进影时刻估计值tC_est;(3)基于所述出影时刻估计值tD_est和进影时刻估计值tC_est,通过二分法分别迭代求解出影时刻精确值tD和进影时刻精确值tC;(4)将进影时刻精确值tC与卫星阴影区最大长度TUmax之和再加时长裕量q作为最终初始化时刻t0;(5)判断最终初始化时刻t0是否小于任务规划周期的终止时刻T1,若是,转到步骤(2),继续计算下一个轨道圈的进出影时间;否则,自主任务规划周期对应的所有轨道圈的进出影时刻计算完毕。
进一步的,步骤(2)中所述计算t0时刻所属轨道圈卫星的出影时刻估计值tD_est和进影时刻估计值tC_est,具体包括:
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