一种适用于对日观测卫星的任务规划方法技术

本发明专利技术提供一种适用于对日观测卫星的任务规划方法，包括以下步骤：以光照条件作为工作模式的判断依据，并在此基础上评估数传规划应该使用的参考坐标系，继而评估卫星相对于地面站的星体姿态角度，计算待调姿角度，最终得到最优化的数传方案。该方法同时兼顾日照区卫星的对日定向观测，尽可能使得卫星观测最大化、连续化，并在月影区充分利用卫星的对地定向功能，优先安排月影区的数传任务，使得卫星在不影响卫星对日观测的情况下尽可能安全、高效的使用。本发明专利技术研究了对日观测卫星任务规划的方法以及过程，兼顾日照区对日观测、月影区对地数传，尽可能使卫星利用效率最大化。尽可能使卫星利用效率最大化。尽可能使卫星利用效率最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于对日观测卫星的任务规划方法


[0001]本专利技术属于卫星应用领域，特别涉及一种适用于对日观测卫星的任务规划方法。

技术介绍

[0002]随着太空资源站的拉开，太空目标成为越来越重要的科研和应用争锋点，占据太空资源越多，则越具有话语权。而对日观测一直是太空观测的焦点，除了使用各类太空望远镜直接进行观测外，使用卫星观测越来越受到关注，卫星观测直接、快速，获取太阳探测数据的可用时间较多，为太阳观测开辟了新渠道。
[0003]本研究中的卫星拟采用低倾角椭圆轨道，为提高对日卫星的观测效率，通常将对日卫星设置为日照区对日定向，而在月影区则选择对地定向数传，即在不影响日照区卫星对日观测的前提下，充分利用月影区的过站空闲弧段。对日卫星观测有两个关键点，一是计算卫星的数传时间也称数传弧段，根据数传时间以及卫星所在区域，评估当前卫星所支持的模式，是单数传还是一边对日观测一边数传；二是计算点在于，卫星在日照区和月影区，分别计算卫星的姿态角度信息，并对其进行姿态角度调整估算。
[0004]在本研究中，因卫星载荷信息比较敏感，故而本研究不涉及具体载荷，不涉及载荷坐标系，也不涉及卫星具体的设计轨道，默认载荷坐标系、轨道坐标系与星体坐标系完全相同，仅为说明对日卫星的观测规划方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于对对日观测卫星的任务进行规划，兼顾日照区对日观测、月影区对地数传，提高对日观测效率以及数传效率。
[0006]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：<br/>[0007]本专利技术提供一种适用于对日观测卫星的任务规划方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一，根据卫星基本信息，估算卫星单日观测的最大数据量，然后结合地面站的天线接收速率，计算出单日数传所需的最大时间；
[0009]步骤二，根据卫星基本轨道信息，通过轨道计算，计算出对地心惯性坐标系下卫星未来一段时间内的位置信息，再结合地面站基本信息通过轨道计算，计算出卫星对地心惯性坐标系下地面站与卫星之间的可用接收弧段；
[0010]步骤三，对计算出的可用接收弧段进行日照区、月影区的判断标识，然后进行相应坐标系转换并换算对应坐标系下的卫星姿态角度；
[0011]步骤四，对转换后的每天所有过站弧段依据优先级进行排序再计算预选弧段需要调整的姿态角；
[0012]步骤五，选取最优的可用接收弧段，判断其时间是否可用并进行姿态角度调整分析；
[0013]步骤六，最终选定出合理的当天可用接收弧段，用作卫星数传接收。
[0014]优选的，所述步骤二中，所述位置信息包括:卫星在该时间段内的星历、星下点、光
影区计算。
[0015]优选的，计算卫星位置信息的具体步骤：
[0016]⑴
获取轨道计算所必需的参数；
[0017]⑵
星历计算；
[0018]⑶
星下点计算；
[0019]⑷
输出光影区预报计算结果。
[0020]优选的，所述步骤三中，对计算出的可用接收弧段进行日照区、月影区的判断标识，判断方法具体包括：
[0021]获取轨道计算得到的过站弧段信息、光影预报结果；
[0022]某个弧段的过站时间和出站时间横跨月影起或者终时刻，认为卫星在该弧段内处于月影
‑
&gt;日照或日照
‑
&gt;月影的光影切换区；
[0023]某个弧段的过站时间和出站时间完全处于日照区范围内，认为卫星在该弧段内处于日照区；
[0024]某个弧段的过站时间和出站时间完全处于月影时间范围内，认为卫星在该弧段内处于月影区。
[0025]优选的，所述步骤三中，进行相应坐标系转换并换算对应坐标系下的卫星姿态角度的具体方法：
[0026]弧段处于日照区，对卫星姿态角度进行转换，换算到对日定向坐标系下的星体姿态角度数据；
[0027]弧段处于月影区，对卫星姿态角度进行转换，转换到对地定向卫星本体坐标系下的星体姿态角度。
[0028]优选的，所述步骤四中，对转换后的每天所有过站弧段依据优先级进行排序：
[0029]月影区过站弧段&gt;日照区过站弧段&gt;光影切换区过站弧段；
[0030]时长大的过站弧段&gt;时长小的过站弧段；
[0031]姿态角度偏差小的过站弧段&gt;姿态角度偏差大的过站弧段。
[0032]优选的，所述步骤四中，计算预选弧段需要调整的姿态角：
[0033]预选的弧段大于单日所需的数传时长且处于日照区，需要计算调整的卫星姿态角度。
[0034]优选的，所述步骤五中，选取最优的可用接收弧段，判断其时间是否可用的方法:
[0035]判断选取的最优可用接收弧段时间是否与预定的地面站事件相冲突、是否满足地面站使用约束、是否满足地面站的使用时间偏好。
[0036]优选的，所述步骤五中，卫星姿态角度调整分析：
[0037]对于时间可用的最优弧段，大于当天数传所需的时长、且位于日照区，则需对该弧段进行对地定向、俯仰以及侧摆角度的调整。
[0038]优选的，所述步骤六中，最终选定合理的当天可用接收弧段的具体步骤：
[0039]⑴
依据地面站的数据接受能力和星上固存的存储状态，执行地面站数传任务的编排，生成回放预案和地面站的数据接收预案；
[0040]⑵
考虑卫星的能量约束、固存约束、载荷约束以及指令模板约束等各项约束限制，对规划预案再次进行分析重验，剔除不满足约束条件的数传预案，保证卫星与地面系统的
安全。
[0041]本专利技术的有益效果在于：对卫星的数传任务进行规划，提出了对日情况下的数传弧段处理方法；还考虑了卫星对日观测情况下的三种情况：日照区优先对日观测、月影区优先对地数传、光影切换区通常不安排任务，以此确保对日观测卫星的工作效率最优化、探测数据最大化、探测数据最完整化。
附图说明
[0042]图1为对日观测卫星数传规划流程框图；
[0043]图2为低倾角椭圆轨道对日观测卫星轨道仿真示意图；
[0044]图3为2022年6月21日卫星对地数传示意图；
[0045]图4为地心惯性坐标系与对日参考坐标系的关系示意图。
具体实施方式
[0046]本专利技术提供了一种适用于对日观测卫星的任务规划方法，包括以下步骤:
[0047]步骤一，根据卫星基本信息，估算卫星单日观测的最大数据量，然后结合地面站的天线接收速率，计算出单日数传所需的最大时间；
[0048]该过程所需的计算参数由卫星方提供，估算卫星单日观测的最大数据量，结合地面站的天线接收速率，计算出单日数传所需的最大时间：
[0049]设定卫星全天共计会一般产生不大于14Gbit的对日观测原始数据(编码后)，设定地面站的接收速率为50Mbps，则对地定向下完成数传所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于对日观测卫星的任务规划方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一，根据卫星基本信息，估算卫星单日观测的最大数据量，然后结合地面站的天线接收速率，计算出单日数传所需的最大时间；步骤二，根据卫星基本轨道信息，通过轨道计算，计算出对地心惯性坐标系下卫星未来一段时间内的位置信息，再结合地面站基本信息通过轨道计算，计算出卫星对地心惯性坐标系下地面站与卫星之间的可用接收弧段；步骤三，对计算出的可用接收弧段进行日照区、月影区的判断标识，然后进行相应坐标系转换并换算对应坐标系下的卫星姿态角度；步骤四，对转换后的每天所有过站弧段依据优先级进行排序再计算预选弧段需要调整的姿态角；步骤五，选取最优的可用接收弧段，判断其时间是否可用并进行姿态角度调整分析；步骤六，最终选定出合理的当天可用接收弧段，用作卫星数传接收。2.根据权利要求1所述的适用于对日观测卫星的任务规划方法，其特征在于，所述步骤二中，所述位置信息包括:卫星在该时间段内的星历、星下点、光影区计算。3.根据权利要求2所述的适用于对日观测卫星的任务规划方法，其特征在于，计算卫星位置信息的具体步骤：
⑴
获取轨道计算所必需的参数；
⑵
星历计算；
⑶
星下点计算；
⑷
输出光影区预报计算结果。4.根据权利要求1所述的适用于对日观测卫星的任务规划方法，其特征在于，所述步骤三中，对计算出的可用接收弧段进行日照区、月影区的判断标识，判断方法具体包括：获取轨道计算得到的过站弧段信息、光影预报结果；某个弧段的过站时间和出站时间横跨月影起或终始时刻，认为卫星在该弧段内处于月影
‑
&gt;日照或日照
‑
&gt;月影的光影切换区；某个弧段的过站时间和出站时间完全处于日照区范围内，认为卫星在该弧段内处于日照区；某个弧段的过站时间和出站时间完全处于月影时间范围内，认为卫星在该弧段内处于月影区。5.根据权利要求1所述的适用于对日观...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯叶，李钊，陈绪华，张晨晔，孙涛，
申请(专利权)人：陕西航天技术应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：