基于测控链路可用性度量的太阳帆板转动优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于测控链路可用性度量的太阳帆板转动优化方法，包括：S100、通过测控链路预算，得到测控跟踪窗口集合；S200、根据所述测控跟踪窗口集合预先规划太阳帆板的转动策略，得到太阳帆板对测控链路的帆板遮蔽窗口集合；S300、根据所述帆板遮蔽窗口集合并结合帆板遮蔽信号历史趋势图集实时监测测控链路信号质量，得到太阳帆板信号趋势图集；S400、若所述太阳帆板信号趋势与帆板遮蔽信号历史趋势图集的趋势一致或相同，动态调整太阳帆板的转动策略；S500、基于所述测控跟踪窗口集合，当前跟踪弧段结束后进入下一个测控跟踪窗口，重复执行所述S200～S500。该方法可以大幅度提升航天任务在轨期间的长期运控效能，实现在复杂度和精确性方面的平衡。度和精确性方面的平衡。度和精确性方面的平衡。

【技术实现步骤摘要】
基于测控链路可用性度量的太阳帆板转动优化方法


[0001]本专利技术涉及航天器控制
，尤其涉及一种基于测控链路可用性度量的航天器太阳帆板转动优化方法。

技术介绍

[0002]大型多舱段航天器在轨飞行期间，如太阳帆板转动、机械臂运动、出舱活动等舱体外部物体可能会给天地无线测控链路带来潜在的信号遮蔽影响，轻则降低信道质量、引入误码，重则导致链路中断、天地失联。考虑到测控链路对于航天器状态监视与飞行控制的重要性，应尽可能降低航天器本体产生的信号遮蔽，提高测控链路的可用性。
[0003]通常来讲，机械臂运动采用路径规划方式按程序执行，对测控链路的遮蔽可通过预先规划予以最大程度的消解。出舱活动安排在固定区域，对航天器本体各测控天线的干涉影响也已基本排除。太阳帆板转动服务于整舱能源平衡需求采用对日定向，对于测控链路的影响往往未纳入考虑范畴内，但结合数学仿真及部分航天任务执行情况，这种转动策略已经对测控链路产生了遮蔽影响。因此，为进一步提升测控链路的可用性，需要深入探究有关优化方法，在满足能源需求的前提下尽可能降低太阳帆板转动对测控链路产生的信号遮蔽影响。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于测控链路可用性度量的航天器太阳帆板转动优化方法，可以大幅度提升航天任务在轨期间的长期运控效能，实现该方法复杂度和精确性的平衡。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]本专利技术提供一种基于测控链路可用性度量的航天器太阳帆板转动优化方法，包括：
[0007]S100、通过测控链路预算，得到测控跟踪窗口集合；
[0008]S200、根据所述测控跟踪窗口集合预先规划太阳帆板的转动策略，得到太阳帆板对测控链路的帆板遮蔽窗口集合；
[0009]S300、根据所述帆板遮蔽窗口集合并结合帆板遮蔽信号历史趋势图集实时监测测控链路信号质量，得到太阳帆板信号趋势图集；
[0010]S400、若所述太阳帆板信号趋势与帆板遮蔽信号历史趋势图集的趋势一致或相同，动态调整太阳帆板的转动策略；
[0011]S500、基于所述测控跟踪窗口集合，当前跟踪弧段结束后进入下一个测控跟踪窗口，重复执行所述S200～S500。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述S100中的测控链路为在航天器与中继卫星之间形成的航天器中继天线跟踪中继卫星的中继链路。
[0013]根据本专利技术的一个方面，所述S100包括：根据中继卫星轨道位置、航天器轨道姿
态、中继天线安装位置的约束信息，结合轨道动力学进行测控跟踪计算，得到测控跟踪窗口集合。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述S200中根据所述测控跟踪窗口集合预先规划太阳帆板的转动策略的过程，包括：
[0015]根据航天器轨道姿态、中继天线安装位置、中继卫星轨道位置的约束信息、所述测控跟踪窗口集合和太阳帆板转动参数，结合航天器整舱能源平衡约束要求，为太阳帆板提前预置一个用于拉大太阳帆板和中继天线指向的工作夹角的偏差角；
[0016]完成测控跟踪后及时为太阳帆板补偿角度偏差。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述S200中根据所述测控跟踪窗口集合预先规划太阳帆板的转动策略的过程，包括：
[0018]根据航天器轨道姿态、中继天线安装位置、中继卫星轨道位置的约束信息、所述测控跟踪窗口集合和太阳帆板转动参数，在进入中继保护区域之前，GNC对太阳帆板发出停控指令，使太阳帆板提前停控一段时间形成满足能源平衡要求的角度偏差；
[0019]完成测控跟踪后及时为太阳帆板补偿角度偏差。
[0020]根据本专利技术的一个方面，所述S300包括：
[0021]根据航天器轨道姿态、中继天线安装位置、航天器中继终端的EIRP与G/T值、中继卫星轨道位置、中继卫星的EIRP与G/T值的约束条件和所述帆板遮蔽窗口集合在轨实时监测测控链路中继信号V
AGC
的质量，得到太阳帆板中继信号趋势图集。
[0022]根据本专利技术的一个方面，所述实时监测还包括实时记录返向链路地面终端站C/N0的监测参数。
[0023]根据本专利技术的一个方面，获取所述太阳帆板中继信号趋势图集的过程中，包括：
[0024]在每次中继链路信号中断事件发生前后构造对应的太阳帆板与中继链路的夹角和对应的中继信号V
AGC
之间的二维曲线，经过长期观测积累大量线型后，通过机器学习筛选得到典型线型从而构造信号趋势图集的训练集，作为遮挡比判测试的参考；
[0025]在轨测试期间，结合机器学习方法对训练集信号线型进一步进行筛选和更新，覆盖太阳帆板与中继链路的夹角范围。
[0026]根据本专利技术的一个方面，所述S400中采用最小二乘法对太阳帆板中继信号趋势图集的曲线进行拟合，判断太阳帆板中继信号趋势与帆板遮蔽中继信号历史趋势图集的趋势是否一致或完全相同。
[0027]根据本专利技术的一个方面，所述S400中动态调整的太阳帆板的转动策略包括：对太阳帆板立即发送调整转动速率的指令，使得太阳帆板偏离即将进入的遮挡区域，规避测控链路信号的中断。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0029]根据本专利技术的方案，首先通过预先规划法获得太阳帆板遮蔽窗口集合，然后通过实时监测法在每个跟踪圈次获得对应的帆板遮挡信号趋势图集，利用历史数据对帆板转动对于链路通信的影响进行预判后，立即对太阳帆板的转动策略进行动态优化和处置。将预先规划与实时监测结合，对太阳帆板的转动策略进行由初步到精确的优化，既实现了该方法在复杂度和精确性方面的平衡，也能确保太阳帆板在大多数时间按照既定规则运转提供必要的能源支持，还能确保测控链路的可用性为飞控任务提供保障。因此，该方法可大幅度
提升航天任务在轨期间的长期运控效能，具有较强的使用效益。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1示意性表示本专利技术实施例公开的一种基于测控链路可用性度量的航天器太阳帆板转动优化方法的实现流程图；
[0032]图2示意性表示本专利技术实施例公开的多舱段航天器太阳帆板转动情况下的中继跟踪场景的数学模型；
[0033]图3示意性表示本专利技术实施例公开的太阳帆板转动过程处于舱段C中继天线坐标系下的方位角和俯仰角；
[0034]图4示意性表示本专利技术实施例公开的中继天线可视范围与舱段A太阳帆板圆盘之间的交会曲线；
[0035]图5示意性表示本专利技术实施例公开的中继天线可视范围与舱段B太阳帆板圆盘之间的交会曲线；
[0036]图6示意性表示本专利技术实施例公开的某航天器的矢量随着时间t的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于测控链路可用性度量的太阳帆板转动优化方法，包括：S100、通过测控链路预算，得到测控跟踪窗口集合；S200、根据所述测控跟踪窗口集合预先规划太阳帆板的转动策略，得到太阳帆板对测控链路的帆板遮蔽窗口集合；S300、根据所述帆板遮蔽窗口集合并结合帆板遮蔽信号历史趋势图集实时监测测控链路信号质量，得到太阳帆板信号趋势图集；S400、若所述太阳帆板信号趋势与帆板遮蔽信号历史趋势图集的趋势一致或相同，动态调整太阳帆板的转动策略；S500、基于所述测控跟踪窗口集合，当前跟踪弧段结束后进入下一个测控跟踪窗口，重复执行所述S200～S500。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S100中的测控链路为在航天器与中继卫星之间形成的航天器中继天线跟踪中继卫星的中继链路。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S100包括：根据中继卫星轨道位置、航天器轨道姿态、中继天线安装位置的约束信息，结合轨道动力学进行测控跟踪计算，得到测控跟踪窗口集合。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S200中根据所述测控跟踪窗口集合预先规划太阳帆板的转动策略的过程，包括：根据航天器轨道姿态、中继天线安装位置、中继卫星轨道位置的约束信息、所述测控跟踪窗口集合和太阳帆板转动参数，结合航天器整舱能源平衡约束要求，为太阳帆板提前预置一个用于拉大太阳帆板和中继天线指向的工作夹角的偏差角；完成测控跟踪后及时为太阳帆板补偿角度偏差。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S200中根据所述测控跟踪窗口集合预先规划太阳帆板的转动策略的过程，包括：根据航天器轨道姿态、中继天线安装位置、中继卫星轨道位置的约束信息、所述测控跟踪窗口集合和太...

【专利技术属性】
技术研发人员：万鹏，王志生，张谦谦，冯昱澍，曲艳华，汤达，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：