混合导航星座卫星重构方法研究.pdf

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1、上海航天第29卷2012年第4期AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2012)04—0019—03混合导航星座卫星重构方法研究杨洋。，董绪荣，范丽，毛潇(1．装备学院，北京101416；2．中国人民解放军61081部队，北京100094)摘’要：讨论了混合导航星座的中高轨道(MEO)子星座重构策略和同轨道面内重构的方法，分析了重构优化目标与方法。仿真结果表明：MEO子星座卫星配置可满足混合导航星座任务转换的需求，当卫星转移的相位角及转移高度确定时，转移时间与转移能量成反比。关键词：混

2、合星座；卫星重构；优化目标；轨道转移中图分类号：V474．2文献标志码：A，ResearchonHybridNavigationConstellationRecOnfiguratiOnMethodYANGYang一，DONGXu—rong，FANLi，MAOXiao(1．TheAcademyofEquipment，Beijing101416，China；2．TheUnit61081ofCPLA，Beijing100094，China)Abstract：ThereconfigurationofMEOsub—con

3、stellationinhybridnavigationconstellationandthereconfigurationmeasurementinthesameorbitwereinvestigatedinthispaper．Thetasksandstrategiesofoptimalreconfigurati0nwerediscussed．ThesimulationresultsofsomeME0sub—constellationshowedthatthereconfigurationschemegett

4、ingfromthesub—constellationcouldsatisfytheneedofmissionconversion．Theorbittransferringtimewasininverseproportiontoenergywhenthephaseandheightinorbittransferringweredetermined．Keywords：Hybridconstellation；Satellitereconfiguration；Optimizeaim；Orbittransfer0引言程

5、度，以及轨道面直接重构控制所需推进剂和时间的约束。文献[1～3]分别研究了星座卫星失效后的随着卫星导航定位技术的快速发展，卫星导航系统在现代军事和经济领域中获得了广泛应用，各快速重构策略、星座重构控制方法及重构算法等，其对象主要是由同类卫星组成的全球导航星座。本文航天大国相继建设了自己的卫星导航定位系统。全针对混合导航星座，研究了星座的重构方法与策略。球导航系统的建设和维持费用十分昂贵，对以区域应用为目的的系统，建立区域型卫星导航系统是较经济和现实的选择。我国的北斗二代卫星导航系统1重构策略采取了分步走的策略，

6、即先建成区域导航卫星系统，导航星座选用的卫星一般有地球静止轨道然后逐步扩建，直至覆盖全球。该系统采用混合星(GEO)、倾斜同步轨道(IGSO)和MEO三类，混合座，因此星座重构是系统建设中须解决的课题。导航星座则由不同类型卫星构成『4]。因用混合星星座构型重构是指星座为适应目标区域、工作座直接建立全球导航系统的成本较高，可采取先建性能等变化，而从原构型转变为新构型的过程。卫设区域导航系统，再逐步覆盖全球的方式。发生以星导航系统星座重构主要涉及重构时间、性能修复下情况时，混合导航星座中的MEO子星座常需要重构。收

7、稿日期：2011一o3—28；修回日期：2011-05—17a)满足导航星座技术试验要求，为某地面站提作者简介：杨洋(1982一)，女，博士生，主要研究方向为导航系供四重以上覆盖；统总体设计。b)作为备份卫星，补偿缺失卫星对系统性能的上海航天AER0SPACESHANGHAI第29卷2012年第4期影响，要求卫星布置尽可能实现一重连续覆盖；c)作为全球星座的雏形，为区域导航星座扩展为全球导航星座做准备。卫星重构涉及系统性能、重构方式等多种因素，因此要求不同系统的重构策略应有差异，以保证系统性能的稳定。综合燃料消

8、耗、时间、星座稳定性和性能等因素，混合导航星座中MEO子星座的重构策略主要有：a)同轨道面调整。即卫星仅调整相位，不改变升交点赤经等参数，这样不仅消耗的燃料最少，而且重构后卫星仍保持在原轨道面上。b)调整后所有卫星的轨道高度和轨道倾角一致，星座中卫星所受摄动力大小相当，这样星座构型(b)相位滞后就不易破环。c)控制采用滑行模式，即从较目标轨道稍高或图1同轨道面卫星相位调整方法稍低的停泊