CN115098983A - 基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法及系统 - Google Patents

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CN115098983A CN202210791976.XA CN202210791976A CN115098983A CN 115098983 A CN115098983 A CN 115098983A CN 202210791976 A CN202210791976 A CN 202210791976A CN 115098983 A CN115098983 A CN 115098983A
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张德新
邵晓巍
刘济恺
王角
杜轶琛
侯雨生
陈悦
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Abstract

本发明提供了基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法及系统，包括如下步骤：基于太阳同步重访轨道特性，获得卫星每天走过的圈数；基于赤道上经度均匀分布特性和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号；基于所述卫星轨道号，建立重访轨道相邻空间分布特性模型。本发明通过探究重访轨道星地相对运动特性，以卫星重访周期内的轨道号为变量，建立重访轨道相邻空间分布特性模型，以支持基于星地匹配能力的任务分解。

Description

基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法及系统
技术领域
本发明属于太阳同步轨道卫星设计技术领域，尤其涉及基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法及系统。
背景技术
近年来地球观测卫星技术有了很大发展，其观测分辨率已经达到米级甚至低于米级。卫星所携带的载荷如光学摄像头均需要稳定的光照条件，因此太阳同步轨道经常作为卫星的设计轨道。
全球覆盖率对于地球观测卫星而言是十分重要的参数，并有很多学者针对太阳同步轨道上的覆盖特性做了很多研究。Casey和Way引入了Q值和同步轨道访问顺序的概念，并将其应用到单次重复同步轨道(RGT)中。
Q值代表一个SSO轨道日内卫星围绕地球的圈数。定义PEO是一个太阳日，Pnod是卫星轨道周期。RGT的约束表达式为：DPEO＝NPnod
其中，D、N为不可约的整数，D是一个回归轨道经历的天数，N 是一次重访卫星经历过的轨道周期数。给出Q值的定义，其中v为正整数：
Figure BDA0003734199550000011
为了保证高效覆盖，Aorpimai和Palmer基于组轨道元素提出了一种地球观测卫星的轨道控制策略称为“循环元素”法。从星座设计和重访轨道理论可知HJ-1A/1B所采用的轨道均实现了全球覆盖能力。但是这一方法也不能够直接用于覆盖性能的太阳同步轨道设计中。目前，很少有文献研究了太阳同步轨道的覆盖率特性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法及系统，通过探究重访轨道星地相对运动特性，以卫星重访周期内的轨道号为变量，建立重访轨道相邻空间分布特性模型，以支持基于星地匹配能力的任务分解。
一方面为实现上述目的，本发明提供了基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，包括如下步骤：
基于太阳同步重访轨道特性，获得卫星每天走过的圈数；
基于赤道上经度均匀分布特性和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号；
基于所述卫星轨道号，建立重访轨道相邻空间分布特性模型。
可选地，所述太阳同步重访轨道满足的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000021
其中，ωe为地球自转角速度，TN为卫星轨道节点周期，
Figure BDA0003734199550000022
卫星轨道节线进动的平均速率，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数。
可选地，所述卫星每天走过的圈数的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000023
其中，I为卫星每天绕地球运动的整圈数，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数，C≤N。
可选地，获得卫星轨道号的方法为：
基于赤道上经度均匀分布特性，获得赤道上相邻轨道的经度差；
基于所述赤道上相邻轨道的经度差和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号。
可选地，所述赤道上两个卫星轨道面经度差Δλ满足的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000031
可选地，所述卫星轨道号的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000032
其中，k为自然数。
另一方面为实现上述目的，本发明提供了基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布系统，包括：第一获得模块、第二获得模块和模型建立模块；
所述第一获得模块用于基于太阳同步重访轨道特性，获得卫星每天走过的圈数；
所述第二获得模块用于基于赤道上经度均匀分布特性和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号；
所述模型建立模块用于基于所述卫星轨道号，建立重访轨道相邻空间分布特性模型。
可选地，所述太阳同步重访轨道满足的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000041
其中，ωe为地球自转角速度，TN为卫星轨道节点周期，
Figure BDA0003734199550000042
卫星轨道节线进动的平均速率，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数。
可选地，所述卫星每天走过的圈数的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000043
其中，I为卫星每天绕地球运动的整圈数，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数，C≤N。
可选地，获得卫星轨道号的过程为：
基于赤道上经度均匀分布特性，获得赤道上相邻轨道的经度差；
基于所述赤道上相邻轨道的经度差和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明通过探究重访轨道星地相对运动特性，以卫星重访周期内的轨道号为变量，建立重访轨道相邻空间分布特性模型，以支持基于星地匹配能力的任务分解。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法流程示意图；
图2为本发明实施例二的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布系统结构示意图。
具体实施方式
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。
实施例一
如图1所示，本发明提供基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，包括如下步骤：
基于太阳同步重访轨道特性，获得卫星每天走过的圈数；
进一步地，太阳同步重访轨道满足以下公式
Figure BDA0003734199550000051
其中，ωe为地球自转角速度，TN为卫星轨道节点周期，
Figure BDA0003734199550000052
卫星轨道节线进动的平均速率，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数。
根据太阳同步重访轨道特性可知，卫星每天走过的圈数为
Figure BDA0003734199550000061
其中，I为卫星每天绕地球运动的整圈数，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数，C≤N。
基于赤道上经度均匀分布特性和卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号；
进一步地，赤道上经度均匀分布特性，则赤道上相邻轨道的经度差满足
Figure BDA0003734199550000062
其中，主动漂移回归轨道的周期数为N，Δλ为两个卫星轨道面的升交点赤经差。
以西侧相邻轨道为例，假设当前轨道号与其西侧紧邻卫星轨道号相差m(m为正整数)，则满足
Figure BDA0003734199550000063
其中k为自然数。进而可以得到
Figure BDA0003734199550000064
代入到卫星每天走过的圈数，可以得到轨道号m的计算公式
Figure BDA0003734199550000065
为保证轨道号m为整数，必然满足
1+kC＝N·q
其中q是正整数，为q＝1,2,…当重访轨道确定时，C和N均为已知量，显然存在最小整数qmin使得kmin为自然数。此时，可以得到计算公式
Figure BDA0003734199550000071
基于卫星轨道号，建立重访轨道相邻空间分布特性模型。
实施例二
如图2所示，本发明还提供了基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布系统，包括：第一获得模块、第二获得模块和模型建立模块；
第一获得模块用于基于太阳同步重访轨道特性，获得卫星每天走过的圈数；
第二获得模块用于基于赤道上经度均匀分布特性和卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号；
模型建立模块用于基于卫星轨道号，建立重访轨道相邻空间分布特性模型。
进一步地，太阳同步重访轨道满足的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000072
其中，ωe为地球自转角速度，TN为卫星轨道节点周期，Ω为进动角速度，N为回归天数，R为回归圈数。
进一步地，卫星每天走过的圈数的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000073
其中，I为卫星每天绕地球运动的整圈数，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数，C≤N。
进一步地，获得卫星轨道号的过程为：
基于赤道上经度均匀分布特性，获得赤道上相邻轨道的经度差；
基于赤道上相邻轨道的经度差和卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号。
进一步地，赤道上相邻轨道的经度差满足的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000081
其中，主动漂移回归轨道的周期数为N，Δλ为两个卫星轨道面的升交点赤经差。
进一步地，卫星轨道号的计算公式为：
Figure BDA0003734199550000082
其中，k为自然数。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于太阳同步重访轨道特性，获得卫星每天走过的圈数；
基于赤道上经度均匀分布特性和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号；
基于所述卫星轨道号，建立重访轨道相邻空间分布特性模型。
2.根据权利要求1所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，其特征在于，所述太阳同步重访轨道满足的计算公式为：
Figure FDA0003734199540000011
其中，ωe为地球自转角速度，TN为卫星轨道节点周期，
Figure FDA0003734199540000012
卫星轨道节线进动的平均速率，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数。
3.根据权利要求1所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，其特征在于，所述卫星每天走过的圈数的计算公式为：
Figure FDA0003734199540000013
其中，I为卫星每天绕地球运动的整圈数，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数，C≤N。
4.根据权利要求1所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，其特征在于，获得卫星轨道号的方法为：
基于赤道上经度均匀分布特性，获得赤道上相邻轨道的经度差；
基于所述赤道上相邻轨道的经度差和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号。
5.根据权利要求4所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，其特征在于，所述赤道上相邻轨道的经度差满足的计算公式为：
Figure FDA0003734199540000021
其中，主动漂移回归轨道的周期数为N，Δλ为两个卫星轨道面的升交点赤经差。
6.根据权利要求4所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布方法，其特征在于，所述卫星轨道号的计算公式为：
Figure FDA0003734199540000022
其中，k为自然数。
7.基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布系统，其特征在于，包括：第一获得模块、第二获得模块和模型建立模块；
所述第一获得模块用于基于太阳同步重访轨道特性，获得卫星每天走过的圈数；
所述第二获得模块用于基于赤道上经度均匀分布特性和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号；
所述模型建立模块用于基于所述卫星轨道号，建立重访轨道相邻空间分布特性模型。
8.根据权利要求7所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布系统，其特征在于，所述太阳同步重访轨道满足的计算公式为：
Figure FDA0003734199540000023
其中，ωe为地球自转角速度，TN为卫星轨道节点周期，
Figure FDA0003734199540000031
卫星轨道节线进动的平均速率，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数。
9.根据权利要求7所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布系统，其特征在于，所述卫星每天走过的圈数的计算公式为：
Figure FDA0003734199540000032
其中，I为卫星每天绕地球运动的整圈数，N为主动漂移回归轨道的周期数，R为主动漂移回归圈数，C≤N。
10.根据权利要求7所述的基于太阳同步重访轨道特性的相邻轨道分布系统，其特征在于，获得卫星轨道号的过程为：
基于赤道上经度均匀分布特性，获得赤道上相邻轨道的经度差；
基于所述赤道上相邻轨道的经度差和所述卫星每天走过的圈数，获得卫星轨道号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116147573A (zh) * 2023-04-20 2023-05-23 国家卫星海洋应用中心 一种卫星轨道漂移监测方法、装置及设备

Cited By (2)

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CN116147573A (zh) * 2023-04-20 2023-05-23 国家卫星海洋应用中心 一种卫星轨道漂移监测方法、装置及设备
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