本发明专利技术提供了一种卫星全系统耦合轨道设计方法及系统，计算准太阳同步漂移圆轨道；基于准太阳同步漂移圆轨道，针对观测恒星任务和观测太阳任务的观测要求，对观测恒星任务的载荷以及观测太阳任务的载荷的分时观测轨道倾角进行设计工作，并在超期服役时间段内阳照区二维对日阴影区补充观测恒星任务的任务时间；根据观测轨道倾角的设计结果，再次判断调整后的轨道任务观测是否满足观测要求：如果不满足，则通过轨道倾角i的偏置量大小调整降交点地方时的漂移速率，如果满足，则判断运载火箭是否有不可实施状态：如果有，则结束，如果没有，则微调轨道倾角i的偏置量大小，完成卫星全系统耦合的轨道设计，实现性价比最高的卫星研制设计依据。制设计依据。制设计依据。
【技术实现步骤摘要】
卫星全系统耦合轨道设计方法、系统、终端及介质
[0001]本专利技术涉及卫星系统设计
，具体地，涉及一种用于大跨度太阳高度角的卫星全系统耦合轨道设计方法及系统，同时提供了一种相应的计算机终端及计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]传统卫星分为试验型和业务型，针对多种不同的需求，通常都是按照专项任务定制卫星，很难在一个卫星上兼顾多种任务需求；卫星轨道设计以任务需求为输入，同时轨道设计作为其它分系统的设计输入，与其它分系统的迭代较少；传统卫星轨道设计的输入是任务需求，一般考虑载荷的要求较多，很少兼顾与载荷结构安装、姿态轨道控制难度、光学敏感器安装、热控散热面设计及选择、能源获取等耦合设计因素，很难达到系统设计最优；一般卫星轨道设计都是基于在轨全时段能够执行所有任务考虑，这样虽然能够使任务执行时机选择较为灵活，但也会带来巨大的资源浪费，造成卫星成本的上升或者系统设计复杂，可靠性降低。
[0003]综上所述，传统卫星在卫星轨道设计方面，通常存在如下技术问题：
[0004]卫星轨道设计考虑的任务种类单一；
[0005]卫星轨道设计考虑任务需求多于轨道与其它分系统的耦合迭代；
[0006]卫星轨道设计缺乏任务执行窗口概念(根据轨道状态分时执行)。
技术实现思路
[0007]本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于大跨度太阳高度角的卫星全系统耦合轨道设计方法及系统，同时提供了一种相应的计算机终端及计算机可读存储介质。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种卫星全系统耦合轨道设计方法，包括：
[0009]计算准太阳同步漂移圆轨道；
[0010]基于所述准太阳同步漂移圆轨道，针对观测恒星任务和观测太阳任务的观测要求，对所述观测恒星任务的载荷以及所述观测太阳任务的载荷的分时观测轨道倾角进行设计工作，并在超期服役时间段内阳照区二维对日阴影区补充观测恒星任务的任务时间；
[0011]根据观测轨道倾角的设计结果，再次判断调整后的轨道任务观测是否满足观测要求：如果不满足，则通过轨道倾角i的偏置量大小调整降交点地方时的漂移速率，如果满足，则判断运载火箭是否有不可实施状态：如果有，则结束，如果没有，则微调轨道倾角i的偏置量大小，完成卫星全系统耦合的轨道设计。
[0012]优选地，所述观测恒星任务的观测要求，包括：观测恒星任务中对最高太阳高度角大于等于45
°
的第一载荷与第二载荷的观测要求；所述观测太阳任务的观测要求，包括：观测太阳任务中对最高太阳高度角在[17
°
,45
°
]闭区间内的第三载荷的观测要求。
[0013]优选地，设计降交点地方时为[10:00,2:00]的漂移轨道，将[10:00,8:00]以及[4:
00,2:00]之间作为观测恒星任务的任务窗口，[8:00,4:00]作为观测刚刚升起的太阳的任务窗口。
[0014]优选地，所述计算准太阳同步漂移圆轨道，包括：
[0015]获取计算准太阳同步漂移圆轨道所需的特征参数，所述特征参数包括：轨道半长轴a、轨道偏心率e以及轨道倾角i；
[0016]根据太阳相对地球每天运动的平均角度，构构建所述轨道半长轴a、所述轨道偏心率e以及所述轨道倾角i之间的对应关系，给定轨道高度，并设定轨道偏心率e＝0，得到轨道倾角i，根据不同任务的观测要求，负偏置轨道倾角i，计算得到准太阳同步漂移圆轨道。
[0017]优选地，基于所述准太阳同步漂移圆轨道，针对观测恒星任务和观测太阳任务的观测要求，对所述观测恒星任务的载荷以及所述观测太阳任务的载荷的分时观测轨道进行设计工作，包括：
[0018]根据所述准太阳同步漂移圆轨道进行仿真计算，得到不同发射入轨时间的观测恒星任务与观测太阳任务的可观测时间区间，根据任务时间满足度决策是否需要对轨道倾角i进行调整；
[0019]根据任务观测需求调整轨道倾角i的偏置量，根据调整后的准太阳同步漂移圆轨道进行仿真计算，得到不同发射入轨时间的轨道周期、阳照阴影时间分布、太阳矢量与卫星本体各个面的关系数据，给定卫星姿控、热控、能源分系统进行分析判断是否存在不满足分系统指标要求的风险；若有风险，则轨道倾角偏置量减少设定度数，若无，则继续下一步骤。
[0020]优选地，所述根据任务时间满足度决策是否需要对轨道倾角i进行调整，包括：
[0021]所述任务时间满足度包括：
[0022]寿命期内观测任务期间姿控分系统星敏感器是否有太阳进视场时间；
[0023]寿命期内观测任务期间热控分系统管控的单机温度是否超标设定比例；
[0024]寿命期内观测任务期间能源分系统是否满足单日能源平衡；
[0025]当所述寿命期内观测任务期间有太阳进视场时间、超标设定比例和/或不能满足单日能源平衡时，需要对轨道倾角i进行调整。
[0026]优选地，所述在超期服役时间段内阳照区二维对日阴影区补充观测恒星任务的任务时间，包括：
[0027]当卫星进入阳照区时，调整二维对日姿态使得太阳帆板法向对准太阳光来的方向；
[0028]当卫星进入阴影照区时，调整竖立对地姿态开展短时观测恒星任务，实现在降交点地方时漂移的全寿命周期能够充分利用卫星资源完成既定任务。
[0029]优选地，所述根据观测轨道倾角的设计结果，再次判断调整后的轨道任务观测是否满足观测要求，包括：
[0030]获取各分系统充分迭代的观测轨道倾角设计结果；
[0031]根据所述观测轨道倾角设计结果以及姿控分系统、热控分系统和能源分系统仿真计算结果，综合任务时间满足度和分系统指标满足度，决策是否采纳当前轨道倾角i的偏置量，同时将观测轨道倾角设计结果反馈至运载火箭方进行计算，决策是否进行轨道倾角i的偏置量大小的微调；
[0032]最终根据轨道倾角迭代结果确定卫星轨道。
[0033]优选地，所述微调是指：轨道倾角i的调整在
±
0.1
°
范围内。
[0034]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种卫星全系统耦合轨道设计系统，包括：
[0035]准太阳同步漂移圆轨道计算模块，该模块用于计算准太阳同步漂移圆轨道；
[0036]轨道倾角设计模块，该模块基于所述准太阳同步漂移圆轨道，针对观测恒星任务和观测太阳任务的观测要求，对所述观测恒星任务的载荷以及所述观测太阳任务的载荷的分时观测轨道倾角进行设计工作，并在超期服役时间段内阳照区二维对日阴影区补充观测恒星任务的任务时间；
[0037]轨道倾角调整模块，该模块根据观测轨道倾角的设计结果，再次判断调整后的轨道任务观测是否满足观测要求：如果不满足，则通过轨道倾角i的偏置量大小调整降交点地方时的漂移速率，如果满足，则判断运载火箭是否有不可实施状态：如果有，则结束，如果没有，则微调轨道倾角i的偏置量大小，完成卫星全系统耦合的轨道设计。
[0038]根据本专利技术的第三个方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种卫星全系统耦合轨道设计方法，其特征在于，包括：计算准太阳同步漂移圆轨道；基于所述准太阳同步漂移圆轨道，针对观测恒星任务和观测太阳任务的观测要求，对所述观测恒星任务的载荷以及所述观测太阳任务的载荷的分时观测轨道倾角进行设计工作，并在超期服役时间段内阳照区二维对日阴影区补充观测恒星任务的任务时间；根据观测轨道倾角的设计结果，再次判断调整后的轨道任务观测是否满足观测要求：如果不满足，则通过轨道倾角i的偏置量大小调整降交点地方时的漂移速率，如果满足，则判断运载火箭是否有不可实施状态：如果有，则结束，如果没有，则微调轨道倾角i的偏置量大小，完成卫星全系统耦合的轨道设计。2.根据权利要求1所述的卫星全系统耦合轨道设计方法，其特征在于，还包括如下任意一项或任意多项：
‑
所述观测恒星任务的观测要求，包括：观测恒星任务中对最高太阳高度角大于等于45
°
的第一载荷与第二载荷的观测要求；所述观测太阳任务的观测要求，包括：观测太阳任务中对最高太阳高度角在[17
°
,45
°
]闭区间内的第三载荷的观测要求；
‑
设计降交点地方时为[10:00,2:00]的漂移轨道，将[10:00,8:00]以及[4:00,2:00]之间作为观测恒星任务的任务窗口，[8:00,4:00]作为观测刚刚升起的太阳的任务窗口。3.根据权利要求1所述的卫星全系统耦合轨道设计方法，其特征在于，所述计算准太阳同步漂移圆轨道，包括：获取计算准太阳同步漂移圆轨道所需的特征参数，所述特征参数包括：轨道半长轴a、轨道偏心率e以及轨道倾角i；根据太阳相对地球每天运动的平均角度，构构建所述轨道半长轴a、所述轨道偏心率e以及所述轨道倾角i之间的对应关系，给定轨道高度，并设定轨道偏心率e＝0，得到轨道倾角i，根据不同任务的观测要求，负偏置轨道倾角i，计算得到准太阳同步漂移圆轨道。4.根据权利要求1所述的卫星全系统耦合轨道设计方法，其特征在于，基于所述准太阳同步漂移圆轨道，针对观测恒星任务和观测太阳任务的观测要求，对所述观测恒星任务的载荷以及所述观测太阳任务的载荷的分时观测轨道进行设计工作，包括：根据所述准太阳同步漂移圆轨道进行仿真计算，得到不同发射入轨时间的观测恒星任务与观测太阳任务的可观测时间区间，根据任务时间满足度决策是否需要对轨道倾角i进行调整；根据任务观测需求调整轨道倾角i的偏置量，根据调整后的准太阳同步漂移圆轨道进行仿真计算，得到不同发射入轨时间的轨道周期、阳照阴影时间分布、太阳矢量与卫星本体各个面的关系数据，给定卫星姿控、热控、能源分系统进行分析判断是否存在不满足分系统指标要求的风险；若有风险，则轨道倾角偏置量减少设定度数，若无，则继续下一步骤。5.根据权利要求4所述的卫星全系统耦合轨道设计方...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴会英，吴宅莲，金宇帆，梁记源，唐涛，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：
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