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原文传递一种基于太阳帆的横截编队方法

专利名称：	一种基于太阳帆的横截编队方法
摘要：	一种基于太阳帆的横截编队方法，首先选定太阳同步轨道的高度与降交点地方时，确定太阳同步轨道；然后将主星与太阳帆的组合体发射至太阳同步轨道；在太阳同步轨道，通过弹射装置将太阳帆弹出，太阳帆在太阳辐射压力的作用下，进入与主星同频运动的非开普勒悬浮轨道，悬浮高度为h；最后，控制太阳帆，使太阳帆在J2摄动下与主星保持稳定的相对基线，实现横截编队。本发明大大改善了传统编队任务的周期性变化基线，可适用于测绘、遥感、侦察、InSAR等太阳同步轨道卫星干涉测量任务。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	徐明;潘晓;陈琳;林明培;罗通;葛瑞谦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910412739.6
公开号：	CN110155370A
代理机构：	中国航天科技专利中心
代理人：	陈鹏
分类号：	B64G1/10(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于包括如下步骤： (1)选定太阳同步轨道的高度与降交点地方时，确定太阳同步轨道； (2)将主星与太阳帆的组合体发射至太阳同步轨道； (3)在太阳同步轨道，通过弹射装置将太阳帆弹出，太阳帆在太阳辐射压力的作用下，进入与主星同频运动的非开普勒悬浮轨道，悬浮高度为h，即太阳帆质心到主星所在的太阳同步轨道的距离； (4)控制太阳帆，使太阳帆在J2摄动下与主星保持稳定的相对基线，实现横截编队。 2.根据权利要求1所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：步骤(1)中，所述太阳同步轨道的参数在地心惯性坐标系下定义，包括太阳同步轨道半长轴a、偏心率e、轨道倾角i、纬度幅角u、升交点赤经Ω，具体为： a＝Re+H，e＝0， Ω＝15·TDN+Wraant；其中，H为太阳同步轨道轨道高度；TDN为降交点地方时；GM为地球引力常数；ω为主星在太阳同步轨道上的角速度，t为时间；Wraan为J2摄动造成升交点赤经Ω的平均变化率，Re为地球半径。 3.根据权利要求2所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的非开普勒悬浮轨道由太阳帆与主星维持同频运动所需的太阳辐射加速度κ、太阳辐射加速度与太阳帆帆面法线的夹角α维持，具体为：其中，非开普勒悬浮轨道在地心惯性坐标系下定义，ρ为非开普勒悬浮轨道半径，ωF为太阳帆在非开普勒悬浮轨道的角速度，ωF＝ω。 4.根据权利要求3所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：所述步骤(4)中，控制太阳帆与主星保持稳定的相对基线的具体方法为： 4.1计算在地心惯性坐标系下主星的绝对轨道和太阳帆的绝对轨道其中，下标i和o分别代表地心惯性坐标系和主星轨道坐标系，上标c和f分别代表主星和太阳帆； ric是主星在地心惯性坐标系下的位置矢量，是主星在地心惯性坐标系下的速度矢量，rif是太阳帆在地心惯性坐标系下的位置矢量，是太阳帆在地心惯性坐标系下的速度矢量，给定主星绝对轨道上的位置矢量初值主星绝对轨道上的速度矢量初值根据主星的动力学方程：得到主星的绝对轨道其中，Uc为主星势能，为梯度算子；根据主星在绝对轨道上的初值得到太阳帆在绝对轨道上的初值和Rx(-i)分别为绕地心惯性坐标系zi轴和xi轴的旋转矩阵；根据太阳帆的动力学方程：得到太阳帆的绝对轨道其中，Uf为太阳帆势能，为梯度算子，asi为地心惯性坐标系下的太阳辐射加速度t为时间，Rz(-Ω)和Rx(-i)分别绕地心惯性坐标系zi轴和xi轴的旋转矩阵，Tc为太阳帆控制加速度； 4.2建立地心惯性坐标系到主星轨道坐标系的变换矩阵Loi为： 4.3在主星轨道坐标系下，给定主星与太阳帆的名义相对基线 4.4根据变换矩阵Loi、主星的绝对轨道ric和太阳帆的绝对轨道rif，计算得到主星轨道坐标系下的实际相对基线为： Δro＝Loi·(rif-ric)； 4.5比较名义相对基线Δro和实际相对基线Δro，将误差反馈给闭环反馈控制器，通过改变太阳帆的面质比与帆面姿态，调整作用在太阳帆上的控制力，提供太阳帆的控制加速度Tc，改变太阳帆的绝对轨道，直至名义相对基线Δro和实际相对基线Δro误差满足阈值要求，使主星和太阳帆保持稳定的相对基线。 5.根据权利要求4所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：所述的名义相对基线Δro*为有界轨道。 6.根据权利要求5所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：所述的有界轨道为点或圆。 7.根据权利要求1-6任一所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：所述的悬浮高度h的范围为0.8km≤h≤2km。 8.根据权利要求1-6任一所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：所述的太阳同步轨道为晨昏轨道。 9.根据权利要求2-6任一所述的一种基于太阳帆的横截编队方法，其特征在于：所述的降交点地方时TDN的取值为6或18。
所属类别：	发明专利