CN113778112B - 一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置 - Google Patents

一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置，所述方法包括如下步骤：获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值；根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置；根据所述倾角偏置对所述初始轨道进行配置。本发明能够有效减少卫星在轨道平面外的控制次数，或者延后第一次进行轨道平面外任务的时间，从而降低整个任务时间周期的控制频次。

Description

一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置
技术领域
本发明涉及严格回归轨道平面外管道控制技术领域，特别是涉及一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置。
背景技术
严格回归轨道是卫星经历一个严格回归周期后，能够对空间目标点进行高精度的重访，将地固坐标系下的位置回归精度控制在米级以内。理想的严格回归轨道并不是真实存在的轨道，而是在仅考虑高阶地球引力模型，不考虑太阳光压、大气阻力、日月引力等动力学模型下得到的一系列在地球固连坐标系下的数据点。而实际卫星在飞行过程中，还需要受到大气阻力，日月引力，太阳光压等摄动力的影响，因此并不能按照理想的严格回归轨道飞行，因此需要引入严格回归轨道控制。
严格回归轨道的保持控制的目标是卫星始终运行在以参考轨迹为中心，管道半径为一定数值的管道内，因此也可以将严格回归轨道的保持控制称为“管道保持控制”。而参考轨迹即为仅考虑高阶重力场模型下的“理想严格回归轨道”。为实现“管道保持控制”，将卫星编队的运动学理论引入严格回归轨道的分析和控制过程，分析实际卫星相对于空间参考轨迹的误差情况如轨道半长轴差、轨道倾角差、轨道偏心率误差等与管道半径误差的相互关系，并采取最优的长期轨道保持控制策略。
在分析管道半径误差及进行管道保持控制时，通常分为轨道平面内控制及轨道平面外控制。由于轨道平面内和轨道平面外控制具有可解耦的特点，因此可针对轨道平面内和平面外的管道误差分别进行维持控制。本发明是针对轨道平面外管道控制的一种优化设计策略。
目前对于轨道平面外管道控制，均采用的是阈值控制方法。即当实际卫星与参考卫星的轨道倾角差Δi超过设定的阈值时，则可根据轨道平面外的速度脉冲增量方程求得轨道平面外需要的速度增量，从而进行平面外管道控制。然而，在严格回归轨道平面外管道控制策略设计时，通过阈值控制法极大增加了轨道平面外控制的频次，无法达到最优控制。因此，提供一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置尤为必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置，以解决现有技术的问题，能够有效减少卫星在轨道平面外的控制次数，或者延后第一次进行轨道平面外任务的时间，从而降低整个任务时间周期的控制频次。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法，包括如下步骤：
获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置；
根据所述倾角偏置对所述初始轨道进行配置。
可选地，获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值包括：
获取所述严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线；
根据所述变化曲线获取所述倾角差的最大值和最小值，其中，所述倾角差的最大值和最小值具有正负号。
可选地，获取所述严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线包括：
获取卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期；
根据卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期，通过高斯型摄动运动方程进行数值仿真得到所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线。
可选地，根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置之前，所述方法还包括：
获取a，其中，所述a为所述初始轨道的半长轴长度；
根据所述a与所述倾角差的最大值和所述倾角差的最小值的乘积确定所述管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系。
可选地，在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax≥(a/2*(Δimax-Δimin)的情况下，根据如下公式获取所述倾角偏置；
Δi偏置量＝-(Δimax+Δimin)/2
式中，Δi偏置量为倾角偏置的大小，其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值。
可选地，在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax<(a/2*(Δimax-Δimin)的情况下，根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置包括：
根据所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线，获取波峰和波谷；
将各所述波峰和波谷处的管道半径误差分别与所述管道半径允许的最大偏差进行比较；
根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置；其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值。
可选地，在第K个波峰Δi波峰k处的管道半径误差a*|Δi波峰k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波峰前面所有波谷中|a*|Δi波谷N|-Emax|的最小值作为第一差值；其中，N为第K个波峰前面的第N个波谷；
求取|a*|Δi波峰k|-Emax|作为第二差值；
比较所述第一差值与所述第二差值，将所述第一差值与所述第二差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波峰k的符号相反。
可选地，在第K个波谷Δi波谷k处的管道半径误差a*|Δi波谷k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波谷前面所有波峰中|a*|Δi波峰M|-Emax|的最小值作为第三差值；其中，M为第K个波谷前面的第M个波峰；
求取|a*|Δi波谷k|-Emax|作为第四差值；
比较所述第三差值与所述第四差值，将所述第三差值与所述第四差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波谷k的符号相反。
本发明还提供一种严格回归轨道平面外管道控制的优化装置，包括依次连接的倾角差极值获取模块、偏置生成模块、轨道配置模块；其中，
所述倾角差极值获取模块用于获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
所述偏置生成模块用于根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置；
所述轨道配置模块用于根据所述倾角偏置对所述初始轨道进行配置。
可选地，所述倾角差极值获取模块还连接有倾角差曲线获取模块；
所述倾角差曲线获取模块用于获取所述严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线，并将所述变化曲线传送至所述倾角差极值获取模块；
所述倾角差极值获取模块根据所述变化曲线获取所述倾角差的最大值和最小值，其中，所述倾角差的最大值和最小值具有正负号。
可选地，所述倾角差曲线获取模块还用于获取卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期；
所述倾角差曲线获取模块根据卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期，通过高斯型摄动运动方程进行数值仿真得到所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线。
可选地，所述偏置生成模块还连接有数据获取模块，所述数据获取模块用于获取a，并将所述a传送至所述偏置生成模块；其中，所述a为所述初始轨道的半长轴长度。
可选地，所述偏置生成模块包括偏差运算单元、第一偏置生成单元、第二偏置生成单元；
所述偏差运算单元用于根据所述a与所述倾角差的最大值和所述倾角差的最小值的乘积确定所述管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系；
所述偏差运算单元还用于根据所述关系选择所述第一偏置生成单元或所述第二偏置生成单元进行倾角偏置的获取。
可选地，所述第一偏置生成单元在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax≥(a/2*(Δimax-Δimin)的情况下，根据如下公式获取所述倾角偏置；
Δi偏置量＝-(Δimax+Δimin)/2
式中，Δi偏置量为倾角偏置的大小，其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值。
可选地，所述第二偏置生成单元在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax<(a/2*(Δimax-Δimin)的情况下进行倾角偏置的获取；其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
所述第二偏置生成单元包括峰谷获取单元、比较单元、偏置单元；
所述峰谷获取单元用于根据所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线，获取波峰和波谷；
所述比较单元用于将各所述波峰和波谷处的管道半径误差分别与所述管道半径允许的最大偏差进行比较；
所述偏置单元用于根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置。
可选地，所述偏置单元在第K个波峰Δi波峰k处的管道半径误差a*|Δi波峰k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波峰前面所有波谷中|a*|Δi波谷N|-Emax|的最小值作为第一差值；其中，N为第K个波峰前面的第N个波谷；
求取|a*|Δi波峰k|-Emax|作为第二差值；
比较所述第一差值与所述第二差值，将所述第一差值与所述第二差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波峰k的符号相反。
可选地，所述偏置单元在第K个波谷Δi波谷k处的管道半径误差a*|Δi波谷k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波谷前面所有波峰中|a*|Δi波峰M|-Emax|的最小值作为第三差值；其中，M为第K个波谷前面的第M个波峰；
求取|a*|Δi波谷k|-Emax|作为第四差值；
比较所述第三差值与所述第四差值，将所述第三差值与所述第四差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波谷k的符号相反。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行所述的严格回归轨道平面外管道控制的优化方法。
本发明公开了以下技术效果：
本发明通过卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期获取严格回归轨道的初始轨道的倾角差随时间的变化曲线，进而得到倾角差的最大值和最小值，通过管道半径允许的最大偏差与倾角差的最大值和最小值的关系，对初始轨道进行倾角偏置，通过对严格回归轨道初始轨道的倾角偏置，能够有效减少卫星在轨道平面外的控制次数，或者延后第一次进行轨道平面外任务的时间，从而降低整个任务时间周期的控制频次。而卫星轨道平面外控制涉及到卫星姿态偏转、载荷任务关机等，减小卫星的平面外控制任务，能够减小卫星任务实现复杂性，降低任务实现的风险。本发明通过现有技术中的平面外阈值控制策略与本发明倾角偏置策略进行仿真对比，结果证明：采用初始轨道倾角的偏置设计，卫星一年内轨道平面内控制次数由2次降低至0次，无需进行平面外的轨道保持控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中严格回归轨道平面外管道控制的优化方法流程图；
图2为本发明实施例中严格回归轨道平面外管道控制的优化装置组成框图；
图3为本发明实施例中一年内轨道倾角差随时间的变化图；
图4为本发明实施例中方案一对轨道进行倾角偏置后，一年内轨道倾角差随时间的变化图；
图5为本发明实施例中方案二对轨道进行倾角偏置后，一年内轨道倾角差随时间的变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
参照图1所示，本实施例提供一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法，包括：
S1、获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
该步骤中，取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值的方法有多种，例如，本实施例中采用的方法包括：
S101，获取严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线；
S102，根据变化曲线获取倾角差的最大值和最小值，其中，倾角差的最大值和最小值具有正负号。
在步骤S101中，获取严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线的方法也有多种，例如，本实施例中，首先，获取卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期；其次，根据卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期，通过高斯型摄动运动方程进行数值仿真得到初始轨道的倾角差随时间的变化曲线。其中，初始轨道的倾角差仅与日月引力有关。
S2、根据管道半径允许的最大偏差与倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置；
可选地，根据管道半径允许的最大偏差与倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置之前，还包括：获取a，其中，a为初始轨道的半长轴长度；
管道半径允许的最大偏差与倾角差的最大值和最小值的关系的获取方法包括：根据a与倾角差的最大值和倾角差的最小值的乘积确定管道半径允许的最大偏差与倾角差的最大值和最小值的关系。
该步骤中，根据倾角差的最大值和最小值得到严格回归轨道的管道半径误差，并根据管道半径误差与管道半径允许的最大偏差进行比较，得到对初始轨道进行倾角偏置的两种情况，其中，管道半径误差的计算方法为E＝a*Δi，a为严格回归轨道的半长轴长度，Δi为初始轨道的倾角差；可选地，对初始轨道进行倾角偏置的两种情况如下：
情况一：管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax≥(a/2*(Δimax-Δimin)；
情况二：管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax<(a/2*(Δimax-Δimin)。
对于情况一，对初始轨道进行倾角偏置的方法如下式所示：
Δi偏置量＝-(Δimax+Δimin)/2
式中，Δi偏置量为倾角偏置的大小。
对于情况二，由于日月引力引起的轨道倾角差变化存在长期项以及周期项。通常在轨道设计时，设计参数使得轨道倾角差的长期项为零而周期项无法避免。周期项包括以年为单位的长周期项及半月为单位的短周期项。由于在轨道倾角差的数值仿真结果中，除了最大值与最小值，还有很多波峰与波谷，因此，本发明结合波峰和波谷处的管道半径误差对初始轨道进行倾角偏置。倾角偏置的方法包括：基于初始轨道的倾角差随时间的变化曲线，获取波峰和波谷，并将各波峰和波谷处的管道半径误差分别与管道半径允许的最大偏差进行比较，基于比较结果对初始轨道进行倾角偏置。
可选地，当第K个波峰Δi波峰k处的管道半径误差a*|Δi波峰k|>Emax时，求取第K个波峰前面所有波谷中|a*|Δi波谷N|-Emax|的最小值作为第一差值，N为第K个波峰前面的第N个波谷，并求取|a*|Δi波峰k|-Emax|作为第二差值，将第一差值与第二差值中的最小值作为初始轨道的倾角偏置；其中，倾角偏置与Δi波峰k的符号相反；当第K个波峰前没有波谷的情况下，将第二差值作为初始轨道的倾角偏置。
当第K个波谷Δi波谷k处的管道半径误差a*|Δi波谷k|>Emax时，求取第K个波谷前面所有波峰中|a*|Δi波峰M|-Emax|的最小值作为第三差值，M为第K个波谷前面的第M个波峰，并求取|a*|Δi波谷k|-Emax|作为第四差值，将第三差值与第四差值中的最小值作为初始轨道的倾角偏置；其中，倾角偏置与Δi波谷k的符号相反；当第K个波谷前没有波峰的情况下，将第四差值作为初始轨道的倾角偏置。
S3、根据倾角偏置对初始轨道进行配置。
可选地，对初始轨道进行配置的方法为：将初始轨道的倾角加上倾角偏置，完成对初始轨道的配置。
通过上述步骤，对于管道半径允许的最大偏差Emax>(a/2*(Δimax-Δimin)的情况，通过合理设置轨道倾角差的初始偏差，可以实现平面外的无控制；对于管道半径允许的最大偏差Emax<(a/2*(Δimax-Δimin)的情况，通过合理设置轨道倾角差的初始偏差，可以延长第一次进行轨道平面外控制任务与严格回归轨道入轨时间的时间间隔，增加任务的可靠性。
在本实施例中，还提供一种电子装置，包括存储介质，存储介质中存储有计算机程序，计算机程序用于执行以上实施例中的方法。
该电子装置还包括一个软件模块或硬件构成的装置，例如，在本实施例中该软件模块或硬件构成的装置，可以称为一种严格回归轨道平面外管道控制的优化装置，如图2所示，该装置包括依次连接的倾角差极值获取模块、偏置生成模块、轨道配置模块；其中，
倾角差极值获取模块用于获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值；可选地，所述倾角差极值获取模块还连接有倾角差曲线获取模块；倾角差曲线获取模块用于获取严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线，并将变化曲线传送至倾角差极值获取模块；倾角差极值获取模块根据变化曲线获取倾角差的最大值和最小值，其中，倾角差的最大值和最小值具有正负号。可选地，倾角差曲线获取模块还用于获取卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期；倾角差曲线获取模块根据卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期，通过高斯型摄动运动方程进行数值仿真得到初始轨道的倾角差随时间的变化曲线。
偏置生成模块用于根据管道半径允许的最大偏差与倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置；可选地，偏置生成模块还连接有数据获取模块，数据获取模块用于获取a，并将a传送至偏置生成模块；其中，a为初始轨道的半长轴长度。可选地，偏置生成模块包括偏差运算单元、第一偏置生成单元、第二偏置生成单元；偏差运算单元分别与倾角差极值获取模块、数据获取模块连接，第一偏置生成单元、第二偏置生成单元分别与偏差运算单元连接；偏差运算单元用于根据a与倾角差的最大值和倾角差的最小值的乘积确定管道半径允许的最大偏差与倾角差的最大值和最小值的关系；偏差运算单元还用于根据关系选择第一偏置生成单元或第二偏置生成单元进行倾角偏置的获取。可选地，第一偏置生成单元在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax≥(a/2*(Δimax-Δimin)的情况下，根据如下公式获取倾角偏置；
Δi偏置量＝-(Δimax+Δimin)/2
式中，Δi偏置量为倾角偏置的大小，其中，Δimax和Δimin分别为初始轨道的倾角差的最大值和最小值。
第二偏置生成单元在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax<(a/2*(Δimax-Δimin)的情况下进行倾角偏置的获取；其中，Δimax和Δimin分别为初始轨道的倾角差的最大值和最小值；可选地，第二偏置生成单元包括依次连接的峰谷获取单元、比较单元、偏置单元；峰谷获取单元与倾角差曲线获取模块连接；峰谷获取单元用于根据初始轨道的倾角差随时间的变化曲线，获取波峰和波谷；比较单元用于将各波峰和波谷处的管道半径误差分别与管道半径允许的最大偏差进行比较；偏置单元用于根据比较结果对初始轨道进行倾角偏置；可选地，偏置单元在第K个波峰Δi波峰k处的管道半径误差a*|Δi波峰k|>Emax的情况下，根据比较结果对初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波峰前面所有波谷中|a*|Δi波谷N|-Emax|的最小值作为第一差值；其中，N为第K个波峰前面的第N个波谷；
求取|a*|Δi波峰k|-Emax|作为第二差值；
比较第一差值与第二差值，将第一差值与第二差值中的最小值作为初始轨道的倾角偏置；其中，倾角偏置与Δi波峰k的符号相反。
偏置单元在第K个波谷Δi波谷k处的管道半径误差a*|Δi波谷k|>Emax的情况下，根据比较结果对初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波谷前面所有波峰中|a*|Δi波峰M|-Emax|的最小值作为第三差值；其中，M为第K个波谷前面的第M个波峰；
求取|a*|Δi波谷k|-Emax|作为第四差值；
比较第三差值与第四差值，将第三差值与第四差值中的最小值作为初始轨道的倾角偏置；其中，倾角偏置与Δi波谷k的符号相反。
轨道配置模块用于根据倾角偏置对初始轨道进行配置；可选地，将初始轨道的倾角加上倾角偏置，完成对初始轨道的配置。
这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤，对应与不同的步骤可以通过不同的模块来实现。
上述程序可以运行在处理器中，或者也可以存储在存储器中(或称为计算机可读介质)，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
为进一步验证本发明严格回归轨道平面外管道控制的优化方法及装置的优势，以下通过实例对本发明方法与现有技术中通过对轨道倾角差的阈值控制来实现严格回归轨道平面外管道控制的方法进行对比，理想严格回归轨道的轨道平根数如表1所示：
表1
轨道半长轴 7121558.189m
轨道偏心率 0.001169110
轨道倾角 98.27973939°
轨道升交点赤经 279°
轨道近地点幅角 90.0691°
平近点角 -90.0691
当卫星入轨时，取实际轨道参数与理想严格回归轨道根数完全一致，则一年内轨道倾角差随时间的变化如图3所示，轨道倾角差最小值为-0.0033°，最大值为0.0011°。
方案一：选取平面外阈值控制的管道半径为400m，即Emax＝400m，按照现有技术中的平面外阈值控制策略，一年内仿真控制次数为2次。采用本发明提出的轨道倾角偏置策略，因为Emax<a*|Δimin|＝410m，且Emax>(a/2*(Δimax-Δimin)＝298m，因此可以通过初始倾角偏置来实现一年内无平面外控制。轨道倾角偏置数值为：Δi偏置量＝-(Δimax+Δimin)/2＝0.0009°。按照该轨道倾角偏置，设置实际卫星入轨时的卫星轨道倾角为98.280639°，一年内轨道倾角差随时间的变化图如图4所示，轨道倾角差最小值为-0.0023°，最大值为0.0021°，Emax>a*|Δimin|＝286m，因此一年内均无需进行平面外控制。
方案二：选取平面外阈值控制的管道半径为250m，即Emax＝250m，对应起控的轨道倾角差为0.002°。按照现有技术中的平面外阈值控制策略，则卫星入轨大约53天后需要进行轨道平面外控制。采用本发明提出的轨道倾角偏置策略，因为Emax<a*|Δimin|＝410m，且Emax<(a/2*(Δimax-Δimin)＝273m，则Δi偏置量＝0.001°。按照该轨道倾角偏置，设置实际卫星入轨时的卫星轨道倾角为98.280739°。一年内轨道倾角差随时间变化图如图5所示，轨道倾角差最小值-0.0022°，最大值为0.0022°，卫星入轨大约258天后需要进行第一次轨道平面外控制。
通过以上两种仿真实例的验证结果可知，设置初始倾角差偏置，对于轨道平面外的管道控制改善效果较好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种严格回归轨道平面外管道控制的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置；
根据所述倾角偏置对所述初始轨道进行配置，具体包括：将初始轨道的倾角加上所述倾角偏置，完成对初始轨道的配置；
根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置之前，所述方法还包括：
获取a，其中，所述a为所述初始轨道的半长轴长度；
根据所述a与所述倾角差的最大值和所述倾角差的最小值的乘积确定所述管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系；
在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax≥a/2*(Δimax-Δimin)的情况下，根据如下公式获取所述倾角偏置；
Δi偏置量＝-(Δimax+Δimin)/2
式中，Δi偏置量为倾角偏置的大小，其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax<a/2*(Δimax-Δimin)的情况下，根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置包括：
根据所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线，获取波峰和波谷；
将各所述波峰和波谷处的管道半径误差分别与所述管道半径允许的最大偏差进行比较；
根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置；其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
在第K个波峰Δi波峰k处的管道半径误差a*|Δi波峰k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波峰前面所有波谷中|a*|Δi波谷N|-Emax|的最小值作为第一差值；其中，N为第K个波峰前面的第N个波谷；
求取|a*|Δi波峰k|-Emax|作为第二差值；
比较所述第一差值与所述第二差值，将所述第一差值与所述第二差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波峰k的符号相反；
在第K个波谷Δi波谷k处的管道半径误差a*|Δi波谷k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波谷前面所有波峰中|a*|Δi波峰M|-Emax|的最小值作为第三差值；其中，M为第K个波谷前面的第M个波峰；
求取|a*|Δi波谷k|-Emax|作为第四差值；
比较所述第三差值与所述第四差值，将所述第三差值与所述第四差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波谷k的符号相反。
2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值包括：
获取所述严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线；
根据所述变化曲线获取所述倾角差的最大值和最小值，其中，所述倾角差的最大值和最小值具有正负号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线包括：
获取卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期；
根据卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期，通过高斯型摄动运动方程进行数值仿真得到所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线。
4.一种严格回归轨道平面外管道控制的优化装置，其特征在于，包括依次连接的倾角差极值获取模块、偏置生成模块、轨道配置模块；其中，
所述倾角差极值获取模块用于获取严格回归轨道中初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
所述偏置生成模块用于根据管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系获取倾角偏置；
所述轨道配置模块用于根据所述倾角偏置对所述初始轨道进行配置，具体包括：将初始轨道的倾角加上所述倾角偏置，完成对初始轨道的配置；
所述偏置生成模块还连接有数据获取模块，所述数据获取模块用于获取a，并将所述a传送至所述偏置生成模块；其中，所述a为所述初始轨道的半长轴长度；
所述偏置生成模块包括偏差运算单元、第一偏置生成单元、第二偏置生成单元；
所述偏差运算单元用于根据所述a与所述倾角差的最大值和所述倾角差的最小值的乘积确定所述管道半径允许的最大偏差与所述倾角差的最大值和最小值的关系；
所述偏差运算单元还用于根据所述关系选择所述第一偏置生成单元或所述第二偏置生成单元进行倾角偏置的获取；
所述第一偏置生成单元在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax≥a/2*(Δimax-Δimin)的情况下，根据如下公式获取所述倾角偏置；
Δi偏置量＝-(Δimax+Δimin)/2
式中，Δi偏置量为倾角偏置的大小，其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
所述第二偏置生成单元在管道半径允许的最大偏差Emax<a*|Δimax|或者Emax<a*|Δimin|且Emax<a/2*(Δimax-Δimin)的情况下进行倾角偏置的获取；其中，Δimax和Δimin分别为所述初始轨道的倾角差的最大值和最小值；
所述第二偏置生成单元包括峰谷获取单元、比较单元、偏置单元；
所述峰谷获取单元用于根据所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线，获取波峰和波谷；
所述比较单元用于将各所述波峰和波谷处的管道半径误差分别与所述管道半径允许的最大偏差进行比较；
所述偏置单元用于根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置；
所述偏置单元在第K个波峰Δi波峰k处的管道半径误差a*|Δi波峰k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波峰前面所有波谷中|a*|Δi波谷N|-Emax|的最小值作为第一差值；其中，N为第K个波峰前面的第N个波谷；
求取|a*|Δi波峰k|-Emax|作为第二差值；
比较所述第一差值与所述第二差值，将所述第一差值与所述第二差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波峰k的符号相反；
所述偏置单元在第K个波谷Δi波谷k处的管道半径误差a*|Δi波谷k|>Emax的情况下，根据比较结果对所述初始轨道进行倾角偏置包括：
求取第K个波谷前面所有波峰中|a*|Δi波峰M|-Emax|的最小值作为第三差值；其中，M为第K个波谷前面的第M个波峰；
求取|a*|Δi波谷k|-Emax|作为第四差值；
比较所述第三差值与所述第四差值，将所述第三差值与所述第四差值中的最小值作为所述初始轨道的倾角偏置；其中，所述倾角偏置与所述Δi波谷k的符号相反。
5.根据权利要求4所述的优化装置，其特征在于，所述倾角差极值获取模块还连接有倾角差曲线获取模块；
所述倾角差曲线获取模块用于获取所述严格回归轨道的倾角差随时间的变化曲线，并将所述变化曲线传送至所述倾角差极值获取模块；
所述倾角差极值获取模块根据所述变化曲线获取所述倾角差的最大值和最小值，其中，所述倾角差的最大值和最小值具有正负号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述倾角差曲线获取模块还用于获取卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期；
所述倾角差曲线获取模块根据卫星由实际轨道进入严格回归轨道的日期，通过高斯型摄动运动方程进行数值仿真得到所述初始轨道的倾角差随时间的变化曲线。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行权利要求1至3中任一项所述的方法。
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