静止轨道共位卫星东西位置保持优化控制.pdf

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1、2011年第2期上海航天AERoSPACESHANGHAI文章编号：l006—1630(2011)02一0043一07静止轨道共位卫星东西位置保持优化控制石善斌1’2，韩秋龙2，吕斌涛2(1．解放军信息工程大学测绘学院，河南郑州450052；2．北京跟踪与通信技术研究所，北京100094)摘要：基于共位卫星的倾角、偏心率隔离方法，以及东西位置保持策略，在满足共位任务和减少测控工作量的前提下，对东西位置保持中的平经度和偏心率保持策略，以及使所消耗的能量最小的保持参数优化进行了研究，提出了共住卫星东西位置保持优化方法。关键词：地球静止轨道；多

2、星共位；位置保持；优化控制中图分类号：V448．2文献标志码：AOptimaIControlinEast／WestStation—KeepingforGeostationarySatelliteCollocationSHIShan-binl”，HANQiu—lon92，LUBin-ta02(1．InstituteofSurveying&Mapping，InformationEngineeringUniversityofPLA，ZhengzhouHenan450052，China；2．Be巧ingInjtituteofTrackingand

3、TelecommunicationsTechn0109y，Beijing100094，China)Abstract：Themeanlongitudekeepingandeccentricitykeepingstrategyineast／weststation—keepingandthekeepingparameteroptimalwiththeminimumenergyconsumption、代restudjedbasedontheeccentricityandinclinationseparationofgeostationarysat

4、ellitecollocationinthispaper，whichwouldmeettherequirementsofcollocationandreducingthecontr01time．Theoptimalmethodoftheeast／weststation—keepingstrategyforthegeostationarysatellitecollocationwasputforward．Keyw盯ds：Geostationarysatellite；(乃1location；Station．keeping；optimalcon

5、trolO引言多星共位是指在通常仅放置1颗卫星的窗口(经纬度土O．1。)内保持2颗或以上的卫星[1]。主要用于解决逐渐增加的静止轨道卫星与有限的轨道弧段间的矛盾。随着静止轨道卫星数量的增多，多星共位将会更广泛地应用。由于摄动因素的影响，共位星群需进行定期的南北保持和东西保持，在满足卫星间相互隔离的前提下使其不超出位置保持窗口[2]。其中，共位卫星的东西保持常采用太阳指向近地点策略对其偏心率矢量进行控制，但该方法主要确定了在1d中对卫星进行控制的最优时刻，而对其他位置保持参数(如控制周期、偏心率控制圆半径等)及共位卫星保持参数未作优化[3’

6、4]。本文基收稿日期：2009一06一08；修回日期：2009一07一02作者简介：石善斌(1979一)，男，博士生，主要研究方向为航天器轨道动力学。于静止轨道多星共位任务中东西位置保持中能量消耗与保持参数间关系的分析，提出了共位卫星东西位置保持参数的优化设置方法。1倾角、偏心率隔离对地球静止轨道卫星，其运动特性通常采用同步根数：平经度漂移率D、偏心率矢量P、倾角矢量f和平恒星时角(平赤经)L描述，有D一一隶‘口一Rs)；P=[寸[：篇篇]；t一[》[：篡孙L—n+c￡，+M．式中：R。为地球静止轨道半长轴；口，力，∞，M分别为卫星的轨道

7、半长轴、升交点赤径、近地点幅角和平近上海航天AEROSPACESHANGHAI2011年第2期点角。从轨道隔离的角度来看，只要任意两星间能实现隔离，就可实现多颗卫星的共位运行。倾角、偏心率隔离方法的基本原理是：所有卫星共同占用整个经度保持范围，保持任意两星的偏心率矢量差△e和倾角矢量差△f不为o，利用应使卫星在不同的轨道平面产生法向方向的隔离，利用血产生径向和经度向的隔离，使两星轨道平面交叉处也产生隔离，从而保证任两星间的相互隔离哺]。本文以常用的子午面内倾角、偏心率隔离方法为例，讨论静止轨道共位卫星东西位置保持参数的优化设置方法。子午面

8、内倾角、偏心率隔离方法要求各共位卫星间的曲，△l平行，由△P产生共位卫星的最小间隔距离为R，f△PI。子午面内倾角、偏心率隔离方法倾角与偏心率矢量隔离设置分别如图1、2所示。图中：S1，S2，