[发明专利]微纳卫星的双星近距离编队方法

权利要求书

1.一种微纳卫星的双星近距离编队方法，其特征在于，所述方法用于实现两个微纳卫星的近距离编队，两个所述微纳卫星包括参考星和跟随星，所述方法包括：

建立双星编队坐标系：建立地球惯性坐标系，并在所述地球惯性坐标系的基础上建立所述参考星的轨道坐标系，所述轨道坐标系用于作为双星编队相对运动的参考坐标系；

建立相对运动方程：在所述轨道坐标系下，建立所述参考星和所述跟随星的相对运动方程；

进行双星编队构型初始化：利用一个运载火箭搭载两个所述微纳卫星，根据双星编队构型需求，确定所述参考星及所述跟随星与所述运载火箭的弹射分离条件，使所述参考星与所述跟随星的相对距离为设定值，形成初始双星编队构型；

开展双星星间通信交流：根据所述参考星与所述跟随星的运动及位置信息的信息交流要求，确定所述参考星与所述跟随星的信息传递方式和通信协议，实现所述参考星与所述跟随星的星间通信；

进行双星编队构型维持：根据所述参考星与所述跟随星的交流信息，实时监测所述参考星与所述跟随星的相对距离的变化，根据相对距离的变化结果对所述跟随星进行轨道控制，使所述跟随星与所述参考星的相对距离保持在设定范围内。

2.根据权利要求1所述的微纳卫星的双星近距离编队方法，其特征在于，所述建立双星编队坐标系包括：

采用O-XYZ表示所述地球惯性坐标系，地球地心为坐标原点，X轴位于赤道平面内，且指向春分点，Z轴指向地球北极，Y轴与所述X轴、所述Z轴构成右手直角坐标系；

采用o-xyz表示所述参考星的轨道坐标系，所述参考星的质心为坐标原点，x轴由所述地球地心指向所述参考星的质心，y轴位于所述参考星的轨道平面上，所述y轴与所述x轴垂直且指向所述参考星的运动方向，z轴与所述x轴、所述y轴构成右手直角坐标系。

3.根据权利要求2所述的微纳卫星的双星近距离编队方法，其特征在于，所述参考星与所述跟随星的相对运动方程为：

所述公式1中，x、y和z表示所述跟随星在所述参考星轨道坐标系下的位置坐标，f_x、f_y和f_z表示所述跟随星输出的轨道控制力，n为所述参考星的平均角速度，μ为地球引力常数，a_c为所述参考星的轨道半长轴。

4.根据权利要求3所述的微纳卫星的双星近距离编队方法，其特征在于，所述双星编队构型需求如公式2所示：

所述公式2中，x_t1、y_t1和z_t1分别表示在所述跟随星与所述运载火箭分离时，所述跟随星与所述参考星在所述参考星轨道坐标系的x轴方向、y轴方向和z轴方向上的相对距离；和分别表示在所述跟随星与所述运载火箭分离时，所述跟随星与所述参考星在所述参考星轨道坐标系的x轴方向、y轴方向和z轴方向上的相对速度，d为所述参考星与所述跟随星的相对距离的设定值。

5.根据权利要求4所述的微纳卫星的双星近距离编队方法，其特征在于，通过在所述参考星和所述跟随星上安装ISM跳频通信数据接收发射机，利用所述ISM跳频通信数据接收发射机进行通信交流。

6.根据权利要求5所述的微纳卫星的双星近距离编队方法，其特征在于，所述ISM跳频通信数据接收发射机的接收灵敏度为-105dBm@115.2kbps，发射功率为28dBm，天线均为准全向天线。

7.根据权利要求6所述的微纳卫星的双星近距离编队方法，其特征在于，所述进行双星编队构型维持包括如下步骤：

1)对所述参考星与所述跟随星的相对距离进行实时监测；

2)判断监测到的所述相对距离是否大于特定设定值△d，若是，进行下一步，若否，则返回步骤1；

3)等待所述跟随星进入备用控制点；

4)当所述跟随星进入所述备用控制点时，对所述跟随星进行轨道控制，返回步骤2。