近圆太阳同步卫星轨道倾角偏差的影响和调整.pdf

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1、第3l卷2014年第2期上海航天AERoSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2014)02—0037—05近圆太阳同步卫星轨道倾角偏差的影响和调整张国云1、2，蔡立锋2，黄晓峰2，杨钊2(1．宇航动力学国家重点实验室，陕西西安710043；2．中国西安卫星测控中心，陕西西安710043)摘要：以某近圆太阳同步轨道卫星为例，分析了倾角偏差引起的降交点地方时的漂移规律及影响。为将降交点地方时漂移限制在允许的范围内，给出了轨道倾角调整方案，仿真实验结果表明控制方案有效。关键词：太阳同步

2、卫星；降交点地方时；倾角偏差；漂移；摄动因素中图分类号：V412．41文献标志码：AImpactAnalysisandAdjustmentofNearlyRoundSun—SynchronousOrbitSatelliteInjectionInclinationDeviationZHANGGuo～yunl～，CAILi—fen92，HUANGXiao—fen92，YANGZha02(1．StateKeyLaboratoryofAstrodynamicDynamics，Xi’an710043，Shaa

3、nxi，China；2．Xi’anSatelliteControlCenter，Xi’an710043，Shaanxi，China)Abstract：Thelocaltimeofdescendingnodeshiftcharacteristicsandelfeetofinclinationdeviationwereanalyzedfornearlyroundsun—synchronousorbitsatelliteservedasanexampleinthispaper．Tokeepthelocal

4、timeshiftofdescendingnodewithanallowablerange，anorbitalinclinationmaneuverschemewasgivenout．Thesimulationexperimentresultsshowedthattheeffectivenessofthiscontrolscheme．Keywords：Sun—synchronoussatellite；Localtime0fdescendingnode；Inclinationdeviation；Dri

5、ft；PerturbationfactOrs0引言太阳同步轨道的主要特点是太阳光照射轨道面的方向在一年内基本不变且周年重复，即轨道平面法线和太阳方向在赤道平面上的投影间的夹角保持不变，卫星经过赤道节点的地方时(降交点地方时)不变。因其降交点地方时保持不变，可满足卫星热控系统、电源系统和对地观测的需要。实际上，由于卫星入轨倾角偏差及地球引力、大气阻力、太阳引力摄动等因素的影响，降交点地方时会产生漂移，导致在整个卫星寿命期间内卫星的降交点地方时漂移量不能满足任务需求u。2。。为修正倾角偏差产生的影响需对

6、倾角进行调整，方法有两种。第一种是预先作一偏置而在整个寿命期内不再进行调整，适于设计寿命不长或允许降交点地方时变化范围较大的飞收稿日期：2013-03—25；修回日期：2013-05—01作者简介：张国云(1977一)，男，工程师，主要从事在轨航天器测控与管理。行任务；第二种是在整个飞行任务中进行多次的倾角调整，寿命较长或轨道稳定性要求较高的可采用这种策略[3]。本文以某近圆太阳同步轨道卫星为例，基于对倾角偏差引起的降交点地方时的漂移规律及影响的分析，为将降交点地方时漂移限制在允许的范围内，对轨道倾

7、角调整的时机选择和调整量进行了研究，并用仿真进行了验证。1倾角偏差影响分析与理论值比较，太阳同步轨道倾角偏差主要由入轨偏差或长期太阳引力摄动产生的共振引起。倾角变化主要产生两方面的影响：一是导致降交点地方时变化，二是改变回归轨道半长轴的标称值。对长寿命且稳定性要求很高的卫星，特别是由若干颗卫星组网运行的卫星，需进行定期的倾角控制修正这种影响[2。。上海航天AEROSPACESHANGHAI第31卷2014年第2期1．1倾角偏差引起的降交点地方时变化1．1．1太阳引力摄动引起轨道倾角变化对太阳同步轨道

8、，因轨道面的旋转与太阳同步，太阳引力对轨道倾角将产生一个周期很长的共振效应[3]。摄动方程可近似为祟一一熹鲨sini(1+COSoz×五一一而—FS1n2L1十2s)。xsin(2u。一2W)．(1)式中：i。为黄赤交角；起。为太阳运动的平均角速度，且押。一0．9856(。)／d；，2为卫星的平均运动角速率；“。为太阳的平黄经。对太阳同步轨道有“。一W，就出现了上述共振项，Idiconst，即倾角的变化率i近似为常数。实际上，在太阳引力摄动因素影响下，由式(1)可知，