【技术实现步骤摘要】
基于微分修正的太阳同步冻结轨道双脉冲推力标定方法
[0001]本专利技术属于航天测量与控制方法
,具体涉及基于微分修正的太阳同步冻结轨道双脉冲推力标定方法
。
技术介绍
[0002]太阳同步冻结轨道,是一种通过约束半场轴
a、
偏心率
e
和近地点幅角
ω
,实现航天器经过同一纬度圈时具有相同高度的轨道,这种轨道特性可以确保航天器上的载荷具有稳定的对地条件,因此在航天器系统中得到了广泛的应用
。
该类型的轨道捕获控制一般需要进行多批次的同轨双脉冲控制,即在一个轨道周期的时间内进行两次变轨
。
根据高斯轨道动力学方程可知,按照偏心率和半长轴改变量的关系,会采用同向或反向双脉冲控制两种形式
。
对于同向双脉冲变轨,第1脉冲位置可以指定,位置选定后速度增量的大小以及第二个速度增量的大小和位置就完全确定了;对于反向双脉冲变轨,两次变轨位置由偏心率矢量改变量决定,两次速度增量也是确定的,且两脉冲执行位置差
180
°
。
这种典型的变轨形式,由于测控条件的绝对约束,不能保证对两次变轨均进行实时监视或者对单次机动分别进行定轨,这就给轨控效果和同类型推力器的效率标定工作带来了一定的困难
。
[0003]对于肼燃料推进系统的航天器,其主要工作特点是落压式
、
推力渐变,所产生的推力是以贮箱压力为自变量的多项式函数,而多项式函数的系数为装订常数,在地面模拟真空状态 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
基于微分修正的太阳同步冻结轨道双脉冲推力标定方法,其特征在于,首先将双脉冲速度增量反解为解析解,然后采用微分修正的方法以半长轴实际改变量为目标函数,对双脉冲控制量进行迭代寻优,得到实际速度增量,再以理论速度增量和反解的实际速度增量求比的形式,给出双脉冲每次变轨时推力器效率的评估结果,同时给出第1脉冲控后
、
第2脉冲控前的轨道参数
。2.
如权利要求1所述的基于微分修正的太阳同步冻结轨道双脉冲推力标定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤
1、
将第1脉冲点火点
J2000
地心惯性系位置速度矢量第2脉冲熄火点
J2000
地心惯性系位置速度矢量分别转换为
J2000
惯性系瞬根和步骤
2、
根据步骤1所得第1脉冲点火点
J2000
地心惯性系瞬时轨道参数计算第1脉冲点火点相位角步骤
3、
根据步骤1所得第2脉冲熄火点
J2000
地心惯性系瞬时轨道参数计算第2脉冲熄火点相位角步骤
4、
根据第1脉冲点火点
、
第2脉冲熄火点
J2000
地心惯性系轨道参数平根计算偏心率矢量改变量
Δ
e
x
、
Δ
e
y
和轨道平半长轴变化量
Δ
a
;步骤
5、
根据第1脉冲点火点
J2000
地心惯性系速度矢量步骤1所得第1脉冲点火点
J2000
地心惯性系瞬时轨道参数步骤2所得第1脉冲点火点相位角及步骤4所得偏心率矢量改变量
Δ
e
x
、
Δ
e
y
和轨道平半长轴变化量
Δ
a
,反解两脉冲轨道坐标系下实际速度增量的参考解析解步骤
6、
在步骤2所得第1脉冲点火点相位角位置施加步骤5所得轨道坐标系下的参考速度增量得到第1脉冲熄火点瞬时参考轨道步骤
7、
将步骤6所得第1脉冲熄火点的瞬时参考轨道进行轨道外推至第2脉冲点火点相位角位置,由于脉冲式变轨是瞬时完成,即第2脉冲点火点相位角与步骤3所得第2脉冲熄火点相位角相同,得到第2脉冲点火点瞬时参考轨道步骤
8、
基于步骤7所得第2脉冲点火点瞬时参考轨道在第2脉冲点火点相位角位置施加步骤5所得轨道坐标系下的参考速度增量得到第2脉冲熄火点瞬时参考轨道步骤
9、
计算步骤8所得第2脉冲熄火点瞬时参考轨道与步骤1所得实际熄火点瞬时轨道的半长轴差
Δ
a
′
;步骤
10、
采用微分迭代的方法,修正以步骤9计算的
Δ
a
′
最小为目标函数,在两脉冲点火位置施加修正后的速度增量,重复步骤6~
10
,得到修正后的双脉冲速度增量
步骤
11、
根据步骤
10
所得双脉冲速度增量计算本次同轨双脉冲控制的推力器标定系数和两次控制推力效率
k1、k2,更新下一次双脉冲控制即将使用的推力器标定系数;步骤
12、
根据步骤
11
所得推力器标定系数,对下一次同轨双脉冲轨道控制的点火时长
T1、T2进行修正
。3.
如权利要求2所述的基于微分修正的太阳同步冻结轨道双脉冲推力标定方法,其特征在于,所述步骤1中,中,式中,
f
rv2orb
(
·
,
·
)
是将
J2000
惯性系位置
、
速度矢量转换为
Kepler
瞬时根数的函数;分别为第1脉冲点火点的瞬时半长轴
、
偏心率
、
倾角
、
升交点赤经
、
近地点幅角
、
平近点角,分别为第2脉冲熄火点的半长轴
、
偏心率
、
倾角
、
升交点赤经
、
近地点幅角
、
平近点角
。4.
如权利要求3所述的基于微分修正的太阳同步冻结轨道双脉冲推力标定方法,其特征在于,所述步骤2中,中,且式中,为第1脉冲点火点真近点角;
f
TruA
(
·
,
·
)
为计算真近点角的函数;
fmod(
·
,
·
)
为求余的函数;为第1脉冲熄火点相位角;所述步骤3中,中...
【专利技术属性】
技术研发人员:马宏,伍升钢,孙守明,曹静,任登高,邢楠,李超,叶修松,杨彪,高云鹏,
申请(专利权)人:中国西安卫星测控中心,
类型:发明
国别省市:
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