一种基于双星半物理的编队卫星防碰撞地面测试方法技术

本发明专利技术公开一种基于双星半物理的编队卫星防碰撞地面测试方法，包含：通过动力学输入卫星编队绝对时间、位置、速度建立双星相对半物理联合仿真测试状态，将数学仿真的双星接近状态的轨道注入半物理测试平台，通过闭环实现模拟；通过注入主、辅星喷气控制策略，模拟在轨卫星辅星误喷气方向，分别验证主、辅星误喷气进入防碰撞预警圈情况下双星执行规避防碰撞控制策略；评估编队防碰撞下数学理论模型与实际控制情况下的差异性,并建立评估体系。本发明专利技术测试覆盖性完整，测试过程流程明确，系统性完整；工程可实现性强，方法简单，有助于提升卫星双星编队防碰撞地面验证的能力，不受制于地面测控条件约束。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双星半物理的编队卫星防碰撞地面测试方法
本专利技术涉及卫星编队控制
，具体涉及一种基于双星半物理的编队卫星防碰撞地面测试方法。
技术介绍
随着卫星编队飞行技术在对地观测与天文观测等领域逐步转向工程应用，编队控制的工程技术体系逐步细化深入。由于任务需要，编队卫星系统在任务周期中需频繁进行编队控制，因此编队卫星安全性设计无疑成为保证任务安全开展的必要措施和前提条件，其重要性和迫切性显而易见。事实上，由于空间环境、星上状态复杂，实际编队控制中如策略上注错误的误喷气、自锁阀、电磁阀未压紧导致的故障漏、喷气等因素发生的星间非预期接近可能性仍然存在，因此，基于星上空间状态与理论模型间仍有许多不可预见的差异性，所以在地面测试中进行针对性的双星半物理试验来验证卫星控制系统中方案、软件的正确性是非常必要的。因而有必要在工程应用中设计简易且行之有效的编队卫星主、被动防碰撞规避地面验证方法。目前，现有的编队卫星防碰撞地面测试验证研究成果往往建立在数学模型基础上进行碰撞预估，存在实际情况与理论情况的差异性或者约束条件简单、缺乏系统验证，完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双星半物理的编队卫星防碰撞地面测试方法，其特征在于，包含以下步骤：/n步骤S1、建立主星与辅星的双星半物理联合仿真状态，将仿真得到的一组双星接近状态的轨道环境分别注入主星动力学仿真模型及辅星动力学仿真模型得到双星动力学编队相对构型参数后，设置卫星初始姿态后进行闭环控制；/n步骤S2、根据不同工况分别模拟双星误喷气发生非预期接近过程中，防碰撞策略执行情况，包含：1)通过注入一组辅星喷气控制策略，模拟在轨卫星辅星误喷气发生误接近过程，验证辅星误喷气情况下双星执行规避防碰撞控制策略情况；2)通过注入一组主星喷气控制策略，模拟在轨卫星主星误喷气，验证主星误喷气情况下双星执行规避防碰撞控制策...

【技术特征摘要】
1.一种基于双星半物理的编队卫星防碰撞地面测试方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1、建立主星与辅星的双星半物理联合仿真状态，将仿真得到的一组双星接近状态的轨道环境分别注入主星动力学仿真模型及辅星动力学仿真模型得到双星动力学编队相对构型参数后，设置卫星初始姿态后进行闭环控制；
步骤S2、根据不同工况分别模拟双星误喷气发生非预期接近过程中，防碰撞策略执行情况，包含：1)通过注入一组辅星喷气控制策略，模拟在轨卫星辅星误喷气发生误接近过程，验证辅星误喷气情况下双星执行规避防碰撞控制策略情况；2)通过注入一组主星喷气控制策略，模拟在轨卫星主星误喷气，验证主星误喷气情况下双星执行规避防碰撞控制策略；
步骤S3、星上防碰撞规避策略执行后，通过遥测观察判断正常星防碰撞撤离喷气策略生成、执行情况，通过阀门等效器自锁阀开关状态判断故障星停误喷气状态，通过GNSS及星间链路下传相对时间、位置、速度，观察双星执行策略后的二、三维距离变化；
步骤S4、通过数学快速仿真比对与半物理实测值测试结果，得到测试评估结果。


2.如权利要求1所述的基于双星半物理的编队卫星防碰撞地面测试方法，其特征在于，
所述步骤S1中，进一步包含：
将主星与辅星绝对时间、位置、速度分别注入所述主星半物理仿真模型和所述辅星半物理仿真模型；
定义相对轨道根数Δα矢量：



式中，Δɑ表示平面内相对半长轴调整量，Δex、Δey分别表示相对偏心率矢量调整量，Δix、Δiy分别表示平面外参数相对倾角矢量；下标1表示编队主星绝对轨道六根数；下标2表示编队辅星绝对轨道六根数；Δu表示相对平纬度幅角之差；
其中，还包含如下公式：



式中，δe和θFF分别是Δe矢量的模值和相位，δi和ψFF分别是Δi矢量的模值和相位；
辅星相对于主星的相对运动通过编队坐标系下辅星与主星的相对位置Δr来描述：
Δr＝(ΔxH,ΔyH,ΔzH)T(3)
在编...

【专利技术属性】
技术研发人员：何煜斌，完备，杜耀珂，王文妍，王嘉轶，刘美师，崔佳，陈筠力，孙英梅，陈桦，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31