[发明专利]不稳定多星串联编队系统星间距离保持控制方法

权利要求书

1.一种不稳定多星串联编队系统星间距离保持控制方法，其特征在于，该方法包括：

将编队系统中的每个卫星分别作为候选基准星，根据所述编队系统中每个所述候选基准星对应的其他所述卫星与该候选基准星的相对轨道衰减率，确定所述编队系统中的目标基准星，包括：

计算所述编队系统中的其他所述卫星与所述候选基准星的相对轨道衰减率；

对每个所述候选基准星对应的其他所述卫星的相对轨道衰减率绝对值求和，得到该候选基准星的综合轨道衰减率；

根据每个所述候选基准星，以及其他所述卫星与每个所述候选基准星的相对轨道衰减率，绘制出不同所述候选基准星对应的其他所述卫星的相对轨道衰减率分布曲线，并结合每个所述候选基准星的所述综合轨道衰减率，选择所述相对轨道衰减率分布集中、所述综合轨道衰减率最小的候选基准星作为所述目标基准星；

将所述编队系统中卫星间的距离约束转化为所述编队系统中其他所述卫星与所述目标基准星的距离保持约束；

根据所述编队系统中其他所述卫星与所述目标基准星的距离保持约束、相对位置关系及自身轨道衰减率大小情况，选择编队距离保持控制策略，包括：

其他所述卫星位于所述目标基准星前方预设距离阈值内，且所述目标基准星的自身轨道衰减率小于所述卫星的自身轨道衰减率，所述卫星与所述目标基准星的距离保持环为一开口向右的二次曲线，当所述卫星位于所述目标基准星前方的所述距离保持约束的最大距离处，且所述卫星的轨道高于所述目标基准星的轨道时，所述卫星相对所述目标基准星向后漂移，经过预设时间段后，所述卫星相对所述目标基准星向前漂移，再次至所述目标基准星前方的所述距离保持约束的最大距离处，且所述卫星的轨道低于所述目标基准星的轨道时，对所述卫星实施升轨控制；其中，所述预设距离阈值为所述距离保持约束的最小距离到所述距离保持约束的最大距离；

其他所述卫星在所述目标基准星前方预设距离阈值内，且所述目标基准星的自身轨道衰减率大于所述卫星的自身轨道衰减率，所述卫星与所述目标基准星的距离保持环为一开口向左的二次曲线，当所述卫星位于所述目标基准星前方的所述距离保持约束的最小距离处，且所述卫星的轨道低于所述目标基准星的轨道时，所述卫星相对所述目标基准星向前漂移，经过所述预设时间段后，所述卫星相对所述目标基准星向后漂移，再次至所述目标基准星前方的所述距离保持约束的最小距离处，所述卫星的轨道低于所述目标基准星的轨道时，对所述卫星实施降轨控制；

其他所述卫星位于所述目标基准星后方预设距离阈值内，且所述目标基准星的自身轨道衰减率小于所述卫星的自身轨道衰减率，所述卫星与所述目标基准星的距离保持环为一开口向右的二次曲线，当所述卫星位于所述目标基准星后方的所述距离保持约束的最小距离处，且所述卫星的轨道低于所述目标基准星的轨道时，所述卫星相对所述目标基准星向后漂移，经过所述预设时间段后，所述卫星相对所述目标基准星向前漂移，再次至所述目标基准星后方的所述距离保持约束的最小距离处，所述卫星的轨道低于所述目标基准星的轨道时，对所述卫星实施升轨控制；

其他所述卫星在所述目标基准星后方预设距离阈值内，且所述目标基准星的自身轨道衰减率大于所述卫星的自身轨道衰减率，所述卫星与所述目标基准星的距离保持环为一开口向左的二次曲线，当所述卫星位于所述目标基准星后方的所述距离保持约束的最大距离处，且所述卫星的轨道低于所述目标基准星的轨道时，所述卫星相对所述目标基准星向前漂移，经过所述预设时间段后，所述卫星相对所述目标基准星向后漂移，再次至所述目标基准星后方的所述距离保持约束的最大距离处，所述卫星的轨道高于所述目标基准星的轨道时，对所述卫星实施降轨控制；

基于所述保持控制策略规划距离保持控制。

2.根据权利要求1所述的不稳定多星串联编队系统星间距离保持控制方法，其特征在于，所述基于所述保持控制策略规划距离保持控制的步骤中包括：

根据其他所述卫星的半长轴、轨道角速度、每日半长轴衰减，计算所述卫星的控制量，以及所述卫星与所述目标基准星的构型保持周期。

3.根据权利要求2所述的不稳定多星串联编队系统星间距离保持控制方法，其特征在于，所述根据其他所述卫星的半长轴、轨道角速度、每日半长轴衰减，计算所述卫星的控制量，以及所述卫星与所述目标基准星的构型保持周期的步骤中包括：

已知第个所述卫星的半长轴为，则第个所述卫星的轨道角速度为：

（1）

第个所述卫星的轨道角速度对时间求导为：

  （2）

假设第个所述卫星与所述目标基准星的预设距离阈值为，其中，表示第个所述卫星与所述目标基准星的所述距离保持约束的最小距离，第个所述卫星与所述目标基准星的所述距离保持约束的最大距离，由式（2）可得：

 （3）

则第个所述卫星相对于所述目标基准星的相位漂移量为：

（4）

由式（4）可以得到控制量为：

 （5）

则第个所述卫星与所述目标基准星的构型保持周期为：

 （6）

其中，为地心引力常数，=398600.44km³/s²。