一種確定近圓軌道航天器在軌分離過程相對視線角的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及航天器技術，特別涉及一種確定近圓軌道航天器在軌分離過程相對視 線角的方法。
【背景技術】
[0002] 對于運行在近圓軌道的母體航天器（下文稱為第一航天器）與分離航天器（下文 稱為第二航天器），所述第二航天器在軌以一定速度Vtl從第一航天器上分離是一種當前航 天工程中面臨的典型任務。第一航天器為在分離過程中完成對第二航天器進行拍攝成像等 任務，有必要對分離過程中第二航天器在第一航天器軌道坐標系Oxyz下的視線角a(即高 低角）、0 (即方位角）進行計算。
[0003] 當前工程領域大都先視第二航天器與第一航天器分離前在同一軌道運行，而將分 離速度％作為第二航天器所受的"速度增量"，進而第二航天器在此速度增量下發生軌道機 動，從原軌道進入新的軌道。
[0004] 第二航天器軌道要素變化量與分離速度的關系如式（1)所示：
【主權項】
1. 一種確定近圓軌道航天器在軌分離過程相對視線角的方法，其特征在于，包含如下 步驟： 步驟A、對于分離前運行在近圓軌道的兩個航天器，用C-W方程描述分離后第二航天器 在第一航天器軌道坐標系下的相對視線角； 步驟B、根據第一航天器的姿態角，將分離速度投影到第一航天器軌道坐標系下，得到 分尚速度的分量； 步驟C、將步驟B中得到的分離速度的分量，代入步驟A中得到的相對視線角的表達式 中，得到與分離速度大小無關的相對視線角計算式。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述第一航天器是母體航天器，第二航天器是分離航天器。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于， 在步驟A之前，先通過判斷是否滿足偏心率e〈0. 01，來確定第一、第二航天器分離前是 否運行在近圓軌道； 若滿足偏心率e〈〇. 01，表示兩航天器分離前運行在近圓軌道，進而繼續執行步驟A~ 步驟C ; 若不滿足偏心率e〈〇. 01，表示兩航天器分離前沒有運行在近圓軌道，不再執行步驟 A~步驟C。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于， 步驟A中得到的相對視線角的表達式為：
步驟B中得到分離速度Vtl的分量為： vv() = v() COS^/ sin Θ = i0 vr0 = V0 COS^/ COS^ = V0 vz0 = v()sin^/=i0 步驟C中得到與分離速度大小無關的相對視線角計算式為：
其中，、九、尨為初始時刻兩航天器相對速度，η為軌道角速度，φ、θ、φ分別為 第一航天器的姿態角中的滾動角、俯仰角、偏航角，a (t)、β (t)為視線角α、β在時刻t 時的數值； 在步驟C得到的計算式中代入η、φ、Θ、！Kt的數值，得到時刻t時與分離速度無關 的相對視線角數值a (t)、β (t)。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于， 所述步驟A中，進一步包括如下的步驟： 步驟A-1，列寫出描述兩個航天器分離后相對運動的C-W方程； 步驟A-2,根據兩個航天器分離前位置重合的事實，將步驟A-I中列寫的C-W方程化 簡； 步驟A-3,在第一航天器的軌道坐標系下定義分離后的相對視線角； 步驟A-4,將步驟A-2中得到的簡化的C-W方程代入步驟A-3中得到的相對視線角的定 義式，得到用C-W方程描述分離后第二航天器在第一航天器軌道坐標系下的相對視線角。
6. 如權利要求4所述的方法，其特征在于， 所述步驟B中，進一步包括如下的步驟： 步驟B-1，用姿態角描述第一航天器在分離第二航天器時刻的姿態； 步驟B-2,將分離速度Vtl的方向設為與第一航天器本體坐標系的X軸方向平行； 步驟B-3,根據姿態角將分離速度Vtl投影為第一航天器軌道坐標系下的三個正交分量。
【專利摘要】本發明涉及一種確定近圓軌道航天器在軌分離過程相對視線角的方法，對于分離前運行在近圓軌道的兩個航天器，用C-W方程描述分離后第二航天器在第一航天器軌道坐標系下的相對視線角；根據第一航天器的姿態角，將分離速度投影到第一航天器軌道坐標系下，得到分離速度的分量；將分離速度的分量代入相對視線角的表達式中，得到與分離速度大小無關的相對視線角計算式。本發明不依賴分離速度的大小，計算過程簡單，獲得的相對視線角數值精確。
【IPC分類】G01C1-00
【公開號】CN104655094
【申請號】CN201410748357
【發明人】柳明旻, 胡良軍, 張肖, 陳浩, 阮軍政, 鄭翰清
【申請人】上海新躍儀表廠
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月9日