严格回归轨道自主进入管道的控制方法及装置与流程

本发明涉及航天，尤其是涉及一种严格回归轨道自主进入管道的控制方法及装置。

背景技术：

1、对于具有严格回归轨道约束的卫星，在发射入轨后，由于存在入轨偏差，均需要对入轨偏差进行修正，使其与目标严格回归轨道满足一定的约束条件，从而满足卫星的在轨应用。

2、目前，传统的做法是由地面进行高精度的轨道递推，将递推得到的轨道信息与设计的严格回归轨道进行比较，由两者的误差进行管道进入控制的策略设计，然后再将控制策略上注到卫星上。该做法操作方法成熟，但是控制策略设计由地面完成，对于轨道递推的精度依赖程度大，当地球环境变化比较剧烈的情况下地面递推的精度较差，很难满足高精度的入轨控制要求，并且控制依赖地面，不具有轨道控制的自主性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种严格回归轨道自主进入管道的控制方法及装置，能够摆脱对地面的依赖，在轨实时制定控制策略，提高了卫星轨道控制的自主性。

2、为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种严格回归轨道自主进入管道的控制方法，包括：对目标严格回归轨道进行拟合得到拟合公式；获取gnss数据，并基于gnss数据确定卫星当前点的当前特征参数，以及基于gnss数据和拟合公式计算得到第一目标参考点的参考特征参数；基于卫星当前点的当前特征参数和第一目标参考点的参考特征参数计算半长轴偏差和管道偏差；基于半长轴偏差和管道偏差的法向分量确定卫星当前点在地固坐标系下的象限和卫星的预测拐点的面外分量；基于卫星当前点的当前特征参数和第一目标参考点的参考特征参数计算偏心率偏差，并基于卫星当前点在地固坐标系下的象限、卫星的预测拐点的面外分量和偏心率偏差确定控制策略。

4、在一种实施方式中，对目标严格回归轨道进行拟合得到拟合公式，包括：按照管道圈次对目标严格回归轨道进行分割，并对每一圈的目标轨道进行多项式拟合得到每一圈的拟合公式；其中，拟合公式是以纬度幅角为自变量的函数。

5、在一种实施方式中，基于gnss数据和拟合公式计算得到第一目标参考点的参考特征参数，包括：基于gnss数据计算卫星当前点的当前纬度幅角；将当前纬度幅角代入到卫星当前点所在圈次对应的拟合公式中，计算得到第一目标参考点的参考特征参数；其中，参考特征参数至少包括：参考位置信息、参考轨道半长轴、参考近地点幅角和参考偏心率。

6、在一种实施方式中，卫星当前点的当前特征参数至少包括：当前位置信息、当前轨道半长轴、当前近地点幅角和当前偏心率；基于卫星当前点的当前特征参数和第一目标参考点的参考特征参数计算半长轴偏差和管道偏差，包括：基于卫星当前点的当前轨道半长轴和第一目标参考点的参考轨道半长轴计算半长轴偏差；基于当前纬度幅角和预设的纬度幅角偏差确定预测纬度幅角，并将预测纬度幅角代入到卫星当前点所在圈次对应的拟合公式中，计算得到第二目标参考点的参考位置信息；基于第一目标参考点的参考位置信息、第二目标参考点的参考位置信息和卫星当前点的当前位置信息确定参考向量；基于卫星当前点的当前位置信息和第一目标参考点的参考位置信息计算位置偏差；基于位置偏差和参考向量计算管道偏差。

7、在一种实施方式中，基于半长轴偏差和管道偏差的法向分量确定卫星当前点在地固坐标系下的象限，包括：如果半长轴偏差大于零且管道偏差的法向分量大于零，则卫星当前点位于第一象限；如果半长轴偏差大于零且管道偏差的法向分量小于零，则卫星当前点位于第二象限；如果半长轴偏差小于零且管道偏差的法向分量小于零，则卫星当前点位于第三象限；如果半长轴偏差小于零且管道偏差的法向分量大于零，则卫星当前点位于第四象限。

8、在一种实施方式中，基于半长轴偏差和管道偏差的法向分量确定卫星的预测拐点的面外分量，包括：按照以下公式计算卫星的预测拐点的面外分量：

9、

10、其中，enpred表示预测拐点的面外分量，en表示管道偏差的法向分量，r表示地心到卫星的距离，a表示轨道半长轴，δa表示半长轴偏差，表示半长轴衰减率。

11、在一种实施方式中，基于卫星当前点在地固坐标系下的象限、卫星的预测拐点的面外分量和偏心率偏差确定控制策略，包括：

12、当卫星当前点位于第一象限，预测拐点的面外分量的模大于面外控制阈值或者偏心率偏差大于偏心率阈值时，如果半长轴偏差小于半长轴偏差阈值且偏心率偏差大于偏心率阈值，则进行偏心率修正，否则，进行半长轴偏心率联合修正；

13、当卫星当前点位于第二象限时，如果预测拐点的面外分量的模小于面外控制阈值，且半长轴偏差等于第一目标半长轴偏差，则进行半长轴控制；如果预测拐点的面外分量的模大于或者等于面外控制阈值，且偏心率偏差大于偏心率阈值，则进行偏心率修正；

14、当卫星当前点位于第三象限时，如果半长轴偏差大于半长轴偏差阈值，且半长轴偏差等于第二目标半长轴偏差，则进行半长轴控制；如果半长轴偏差小于或者等于半长轴偏差阈值，且偏心率偏差大于偏心率阈值，则进行偏心率修正；

15、当卫星当前点位于第四象限时，如果半长轴偏差等于第三目标半长轴偏差，则进行半长轴控制，否则停止控制。

16、第二方面，本发明实施例提供了一种严格回归轨道进入管道的控制装置，包括：拟合模块，用于对目标严格回归轨道进行拟合得到拟合公式；目标参考点确定模块，用于获取gnss数据，并基于gnss数据确定卫星当前点的当前特征参数，以及基于gnss数据和拟合公式计算得到第一目标参考点的参考特征参数；管道偏差计算模块，用于基于卫星当前点的当前特征参数和第一目标参考点的参考特征参数计算半长轴偏差和管道偏差；预测拐点确定模块，用于基于半长轴偏差和管道偏差的法向分量确定卫星当前点在地固坐标系下的象限和卫星的预测拐点的面外分量；控制策略确定模块，用于基于卫星当前点的当前特征参数和第一目标参考点的参考特征参数计算偏心率偏差，并基于卫星当前点在地固坐标系下的象限、卫星的预测拐点的面外分量和偏心率偏差确定控制策略。

17、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现上述第一方面提供的任一项的方法的步骤。

18、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面提供的任一项的方法的步骤。

19、本发明实施例带来了以下有益效果：

20、本发明实施例提供的上述严格回归轨道自主进入管道的控制方法及装置，首先对目标严格回归轨道进行拟合得到拟合公式；其次获取gnss数据，并基于gnss数据确定卫星当前点的当前特征参数，以及基于gnss数据和拟合公式计算得到第一目标参考点的参考特征参数；接着基于卫星当前点的当前特征参数和第一目标参考点的参考特征参数计算半长轴偏差和管道偏差；然后基于半长轴偏差和管道偏差的法向分量确定卫星当前点在地固坐标系下的象限和卫星的预测拐点的面外分量；最后基于卫星当前点的当前特征参数和第一目标参考点的参考特征参数计算偏心率偏差，并基于卫星当前点在地固坐标系下的象限、卫星的预测拐点的面外分量和偏心率偏差确定控制策略。上述方法能够摆脱对地面的依赖，基于gnss数据和目标严格回归轨道实时制定控制策略，提高了卫星轨道控制的自主性；同时，在制定控制策略时，首先根据半长轴偏差和管道偏差确定卫星当前点所处的象限，然后根据不同的象限以及目标严格回归轨道的偏差制定具体的控制策略，提高了控制精度。

21、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

22、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。