[发明专利]一种基于视线测量的同步轨道卫星相对倾角远距离修正方法

摘要

本发明提出一种基于视线测量的同步轨道卫星相对倾角远距离修正方法，首先通过地面测控系统提供的绝对导航信息，对同步轨道卫星施加远程轨道控制，将同步轨道卫星导引至任务目标后方远距离的停泊点处；再通过光学敏感器的相对导航信息，以及地面测控系统提供的绝对导航信息，结合航天器相对轨道的典型运动特征，采用最小二乘方法拟合并预报视线方位角的变化情况；然后，结合停泊点处的标称距离，预报卫星与任务目标之间轨道面外的周期性相对运动；最后，在停泊点处通过对操作卫星施加轨道面外的速度脉冲控制，消除相对倾角引起的轨道面外的相对位置误差，避免发生任务目标因超出光学敏感器视场而丢失的情况，有利于卫星快速、准确地逼近任务目标。

主权项

1.一种基于视线测量的同步轨道卫星相对倾角远距离修正方法，其特征在于步骤如下：(1)通过地面测控系统提供的绝对导航信息，对同步轨道卫星施加远程轨道控制，将同步轨道卫星导引至任务目标后方远距离的停泊点处，记录同步轨道卫星与任务目标之间的标称距离l；(2)在步骤(1)中的停泊点处，通过光学敏感器的相对导航信息，以及地面测控系统提供的绝对导航信息，结合航天器相对轨道的典型运动特征，采用最小二乘方法拟合并预报视线方位角的变化情况；(3)根据步骤(1)停泊点处的标称距离，以及步骤(2)中拟合得到的视线方位角变化情况，预报卫星与任务目标之间轨道面外的周期性相对运动；(4)在步骤(1)中的停泊点处，根据步骤(3)预报得到的卫星与任务目标之间轨道面外的周期性相对运动，通过对操作卫星施加速度脉冲控制，消除相对倾角引起的轨道面外的相对位置误差；其中，所述步骤(2)中，在步骤(1)中的停泊点处，通过光学敏感器的相对导航信息，以及地面测控系统提供的绝对导航信息，结合航天器相对轨道的典型运动特征，采用最小二乘方法拟合并预报视线方位角的变化情况，具体实现情况如下：(A)位于停泊点处的同步轨道卫星，在光照允许的条件下，采用光学敏感器测量任务目标获取相对导航信息，根据相对导航信息得到任务目标的视线方位角β变化情况，任务目标的视线方位角β是指在同步轨道卫星的轨道坐标系下根据任务目标的相对位置Δx、Δy、Δz定义的方位角，具体公式如下：(B)根据光学敏感器相对导航信息中，0h～mh内视线方位角的变化情况{βraw}t＝0～m，以及地面测控系统提供的绝对导航信息中，0h～mh内同步轨道卫星平经度的变化情况{λraw}t＝0～m，采用最小二乘方法，按照如下公式，拟合视线方位角函数中的定常系数aEst和bEst：其中，aEst为采用最小二乘方法拟合任务目标视线方位角测量值βraw与同步轨道卫星平经度测量值λraw之间的函数关系时，正弦函数的定常系数；bEst为采用最小二乘方法拟合任务目标视线方位角测量值βraw与同步轨道卫星平经度测量值λraw之间的函数关系时，余弦函数的定常系数；矩阵Yβ为采用最小二乘方法拟合任务目标视线方位角测量值βraw与同步轨道卫星平经度测量值λraw之间的函数关系时，使用的测量矩阵，具体表示为：矩阵Mλ为采用最小二乘方法拟合任务目标视线方位角测量值βraw与同步轨道卫星平经度测量值λraw之间的函数关系时，使用的系统状态映射到测量状态的转移矩阵，具体表示为：式中，λraw,t＝0为t等于0时刻，同步轨道卫星的平经度；λraw,t＝m为t等于m时刻，同步轨道卫星的平经度；βraw,t＝0为t等于0时刻，光学敏感器测量任务目标得到的视线方位角；βraw,t＝m为t等于m时刻，光学敏感器测量任务目标得到的视线方位角；(C)根据拟合系数aEst和bEst，以及绝对导航信息提供的同步轨道卫星平经度的预报值λC,Pred，预报视线方位角βPred，具体公式如下：βPred＝aEstsinλC,Pred+bEstcosλC,Pred。