本發(fā)明涉及一種星座部署方法，尤其涉及一種基于雙停泊軌道的Walker星座部署方法。

背景技術(shù)：

軌道通信系統(tǒng)(Orbcomm系統(tǒng))屬于專用數(shù)據(jù)通信衛(wèi)星系統(tǒng)，是美國軌道通信公司(Orbcomm LLC)于世紀(jì)90年開始建設(shè)運(yùn)營的短數(shù)據(jù)通信星座系統(tǒng)，Orbcomm系統(tǒng)衛(wèi)星星座由47顆衛(wèi)星組成，包括7個軌道面，采用軌道高度低于1000km的LEO軌道，Orbcomm星座部署采用一箭多星部署一個軌道面，7個軌道面需要發(fā)射7枚火箭。

銥星通信星座、全球星通信星座、GPS導(dǎo)航衛(wèi)星星座以及北斗導(dǎo)航衛(wèi)星星座等衛(wèi)星星座系統(tǒng)均是利用一箭多星部署一個軌道面的衛(wèi)星，在衛(wèi)星質(zhì)量輕的情況下，如微小衛(wèi)星，這種部署方法需采用多枚火箭進(jìn)行異面部署，系統(tǒng)發(fā)射部署成本高。

COSMIC星座為美國和臺灣地區(qū)聯(lián)合研制的掩星大氣探測星座，由6顆衛(wèi)星組成，分布于6個軌道面，即每個軌道部署1顆衛(wèi)星；該COSMIC星座于2006年一箭6星發(fā)射部署，采用一箭多星發(fā)射單停泊軌道異面部署的方法，6顆衛(wèi)星首先進(jìn)入500km左右的低停泊軌道，此后每顆衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定軌道面時，依靠自身軌道機(jī)動能力進(jìn)入軌道高度為800km左右的任務(wù)軌道。

以上說的這些現(xiàn)有衛(wèi)星星座系統(tǒng)或相關(guān)專利文獻(xiàn)提出的星座部署方法，存在以下幾項(xiàng)缺點(diǎn)中的一點(diǎn)或幾點(diǎn)：第一、一箭多星只部署一個軌道面，多個軌道面需多次發(fā)射，發(fā)射部署準(zhǔn)備周期長、成本高，對于單軌道面數(shù)量少、衛(wèi)星質(zhì)量輕的星座，發(fā)射部署效費(fèi)比低；如Orbcomm星座、銥星星座、全球星星座、GPS導(dǎo)航衛(wèi)星星座和北斗衛(wèi)星星座采用這種發(fā)射部署方式，但上述星座一個軌道面衛(wèi)星數(shù)量較多或衛(wèi)星質(zhì)量重，一箭部署一個軌道面有其合理性。第二、一箭多星發(fā)射，利用單停泊軌道實(shí)現(xiàn)異面部署，可以解決一箭多星只部署一個軌道所帶來的局限性，COSMIC星座部署采用這種方法；但在衛(wèi)星數(shù)量較多且軌道面分布范圍較大的情況下，利用一箭多星單停泊軌道實(shí)現(xiàn)異面部署，周期較長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是需要提供一種能夠解決一箭多星部署單軌道面的局限，并同時解決一箭多星單停泊軌道異面部署周期較長的缺點(diǎn)的Walker星座部署方法。

對此，本發(fā)明提供一種基于雙停泊軌道的Walker星座部署方法，包括以下步驟：

步驟S1，將用于部署Walker星座的衛(wèi)星分別依次送入第一停泊軌道和第二停泊軌道；

步驟S2，第一顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動進(jìn)入工作軌道，其余衛(wèi)星停留在第一停泊軌道和第二停泊軌道；

步驟S3，等待當(dāng)前停泊軌道的軌道面相對于相鄰一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，下一顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動進(jìn)入工作軌道；依此直到用于部署Walker星座的所有衛(wèi)星依次進(jìn)入工作軌道。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述步驟S2中，第一顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第一停泊軌道進(jìn)入工作軌道；

所述步驟S3包括以下子步驟：

步驟S301，等待第二停泊軌道的軌道面相對于相鄰的第一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，第二顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第二停泊軌道進(jìn)入工作軌道；

步驟S302，等待第一停泊軌道的軌道面相對于第一停泊軌道中在先一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動，直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，第三顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第一停泊軌道進(jìn)入工作軌道；等待第二停泊軌道的軌道面相對于第二停泊軌道中在先一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動，直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，第四顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第二停泊軌道進(jìn)入工作軌道；依此循環(huán)運(yùn)行所述步驟S302，直到用于部署Walker星座的所有衛(wèi)星依次進(jìn)入工作軌道。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一停泊軌道的軌道高度高于工作軌道的軌道高度，所述第二停泊軌道的軌道高度低于工作軌道的軌道高度。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述預(yù)設(shè)角度為360°/用于部署Walker星座的衛(wèi)星數(shù)量。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，不同高度的當(dāng)前停泊軌道的軌道面相對于相鄰一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面的進(jìn)動速率差計算公式為

其中，a₀為衛(wèi)星工作軌道標(biāo)稱半長軸，e₀為衛(wèi)星工作軌道標(biāo)稱偏心率，i₀為衛(wèi)星工作軌道標(biāo)稱傾角，J₂為地球的非球形引力，μ為地球引力常數(shù)，R_e為地球參考半徑，a為當(dāng)前的停泊軌道半長軸；并根據(jù)軌道面升交點(diǎn)經(jīng)度差及部署時間需求公式求得當(dāng)前的停泊軌道半長軸a，其中，ΔΩ為當(dāng)前的停泊軌道的軌道面與工作軌道的軌道面之間的升交點(diǎn)赤經(jīng)，t為衛(wèi)星在停泊軌道上的駐留時間。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，用于部署Walker星座的衛(wèi)星數(shù)量為六顆，所述步驟S1中三顆衛(wèi)星送入第一停泊軌道，另外三個衛(wèi)星送入第二停泊軌道；所述預(yù)設(shè)角度為60°。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，設(shè)為工作軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率，為第二停泊軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率，為第一停泊軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率，則其中，和這三個進(jìn)動速率可以通過公式得到。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，用于部署Walker星座的六顆衛(wèi)星分別為A衛(wèi)星、B衛(wèi)星、C衛(wèi)星、D衛(wèi)星、E衛(wèi)星和F衛(wèi)星，所述步驟S1中，所述A衛(wèi)星、B衛(wèi)星和C衛(wèi)星分別依次送入第二停泊軌道，所述D衛(wèi)星、E衛(wèi)星和F衛(wèi)星分別依次送入第一停泊軌道；則所述Walker星座的部署過程如下：

步驟A，自入軌t_D天后，D衛(wèi)星首先通過降軌進(jìn)入工作軌道，t_D為D衛(wèi)星部署完成所需時間；

步驟B，自入軌t_A天后，第二停泊軌道的軌道面相對D衛(wèi)星工作軌道的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，A衛(wèi)星升軌至工作軌道，t_A為A衛(wèi)星部署完成所需時間；

步驟C，自D衛(wèi)星降軌t_E天后，第一停泊軌道的軌道面相對D衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，E衛(wèi)星降軌至工作軌道，t_E為E衛(wèi)星部署完成所需時間；

步驟D，自A衛(wèi)星升軌t_B天后，第二停泊軌道的軌道面相對A衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，B衛(wèi)星升軌至工作軌道，t_B為B衛(wèi)星部署完成所需時間；

步驟E，自E衛(wèi)星降軌t_F天后，第一停泊軌道的軌道面相對E衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，F(xiàn)衛(wèi)星降軌至工作軌道，t_F為F衛(wèi)星部署完成所需時間；

步驟F，自B衛(wèi)星升軌t_C天后，第二停泊軌道的軌道面相對B衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，C衛(wèi)星升軌至工作軌道，t_C為C衛(wèi)星部署完成所需時間。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，A衛(wèi)星部署完成所需時間為D衛(wèi)星部署完成所需時間為其中，Δt為預(yù)先設(shè)置好的隔離時間，該隔離時間用于避免出現(xiàn)兩顆衛(wèi)星在同一時期進(jìn)行軌道機(jī)動。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，E衛(wèi)星部署完成所需時間公式為其中，為E衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率；B衛(wèi)星部署完成所需時間公式為其中，為B衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率；F衛(wèi)星部署完成所需時間公式為其中，為F衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率；C衛(wèi)星部署完成所需時間公式為其中，為C衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率。E衛(wèi)星所在停泊軌道、B衛(wèi)星所在停泊軌道以及C衛(wèi)星所在停泊軌道指的就是第一停泊軌道和第二停泊軌道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：采用異面衛(wèi)星星座部署方法實(shí)現(xiàn)一箭多星發(fā)射，并利用第一停泊軌道和第二停泊軌道的雙停泊軌道實(shí)現(xiàn)異面部署，可以解決一箭多星部署單軌道面的局限，同時解決一箭多星單停泊軌道異面部署周期較長的缺點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明優(yōu)化了星座部署時間和衛(wèi)星與衛(wèi)星之間相對位置的部署精度角度，提出將衛(wèi)星從第一停泊軌道和第二停泊軌道依次送至工作軌道的機(jī)動策略。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的工作流程結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的星座部署原理示意圖；

圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的星座部署時序原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，本例提供一種基于雙停泊軌道的Walker星座部署方法，包括以下步驟：

步驟S1，將用于部署Walker星座的衛(wèi)星分別依次送入第一停泊軌道和第二停泊軌道；

步驟S2，第一顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動進(jìn)入工作軌道，其余衛(wèi)星停留在第一停泊軌道和第二停泊軌道；

步驟S3，等待當(dāng)前停泊軌道的軌道面相對于相鄰一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，下一顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動進(jìn)入工作軌道；依此直到用于部署Walker星座的所有衛(wèi)星依次進(jìn)入工作軌道。

本例所述第一停泊軌道的軌道高度優(yōu)選高于工作軌道的軌道高度，所述第二停泊軌道的軌道高度優(yōu)選低于工作軌道的軌道高度。所述預(yù)設(shè)角度一般設(shè)置為360°/用于部署Walker星座的衛(wèi)星數(shù)量。

所述第一停泊軌道和第二停泊軌道統(tǒng)稱為停泊軌道，即停泊軌道包括第一停泊軌道和第二停泊軌道；停泊軌道的用途類似于輔助車道，以此為跳板最終實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星進(jìn)入設(shè)計工作軌道。本例所述雙停泊軌道包括一個高于工作軌道的第一停泊軌道，另一個低于工作軌道的第二停泊軌道，這樣設(shè)計的好處是使得“運(yùn)行在高于工作軌道的第一停泊軌道上的衛(wèi)星”與“運(yùn)行在低于工作軌道的第二停泊軌道上的衛(wèi)星”軌道升交點(diǎn)朝著相反方向進(jìn)動，以此來實(shí)現(xiàn)軌道面之間的設(shè)計相位。

本例所述的高于工作軌道和低于工作軌道的限制范圍相對寬松，其主要受到以下幾個方面的約束：一、衛(wèi)星自身速度增量的約束，變軌消耗的燃料不能過多，要保證軌道進(jìn)動；二、部署時間約束，低地球軌道衛(wèi)星設(shè)計壽命一般較短，過長的部署時間將增加星座構(gòu)建風(fēng)險以及星座系統(tǒng)的效能和實(shí)用性；三、軌道攝動的約束，第二停泊軌道高度不能過低，否則大氣阻力影響多大，衛(wèi)星需消耗多余的燃料用于維持軌道高度，對于需要長時間運(yùn)行于停泊軌道的衛(wèi)星尤其如此。此外，攝動力引起的軌道傾角差異和星間相對相位差異等也是需要考慮的問題。

本例的設(shè)計思路是：利用地球J2項(xiàng)非球形引力引起的軌道面進(jìn)動實(shí)現(xiàn)星座的異面部署；對于地球衛(wèi)星軌道，J2項(xiàng)非球形引力造成的升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率為該公式中，為衛(wèi)星所在軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率，單位為rad/s；J₂為地球J₂項(xiàng)的非球形引力，無量綱，常?。篔₂＝0.00108263；μ為地球引力常數(shù)，單位為km³/s²，常取μ＝398600.5km³/s²；a為衛(wèi)星軌道半長軸，單位為km；R_e為地球參考半徑，單位為km，常?。篟_e＝6378.14km；e為衛(wèi)星軌道偏心率，無量綱；i為衛(wèi)星軌道傾角，單位為deg。

由上式可知，在軌道偏心率e、軌道傾角i一定的情況下，軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率隨半長軸的變化而變化，即不同衛(wèi)星之間軌道高度的差異將引起衛(wèi)星軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)漂移速率的差異，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)星座的異面部署。

如圖2所示，所述Walker星座基本部署過程如下：(1)通過運(yùn)載火箭等將衛(wèi)星依次送入軌道高度低于或高于工作軌道的第二停泊軌道或第一停泊軌道；(2)第一顆衛(wèi)星首先通過軌道機(jī)動進(jìn)入工作軌道，其余衛(wèi)星停留在停泊軌道；(3)由于軌道面進(jìn)動速率差異，停泊軌道面相對首顆衛(wèi)星的工作軌道面進(jìn)動；(4)當(dāng)停泊軌道面進(jìn)動至與相鄰衛(wèi)星的工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差約60°時，第二顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動進(jìn)入工作軌道，其余衛(wèi)星通過這種方式依次進(jìn)入預(yù)期工作軌道。

也就是說，所述步驟S2中，第一顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第一停泊軌道進(jìn)入工作軌道；

所述步驟S3包括以下子步驟：

步驟S301，等待第二停泊軌道的軌道面相對于相鄰的第一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，第二顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第二停泊軌道進(jìn)入工作軌道；

步驟S302，等待第一停泊軌道的軌道面相對于第一停泊軌道中在先一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動，直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，第三顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第一停泊軌道進(jìn)入工作軌道；等待第二停泊軌道的軌道面相對于第二停泊軌道中在先一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動，直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，第四顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自第二停泊軌道進(jìn)入工作軌道；依此循環(huán)運(yùn)行所述步驟S302，直到用于部署Walker星座的所有衛(wèi)星依次進(jìn)入工作軌道。

根據(jù)近地軌道進(jìn)動規(guī)律，不同高度的當(dāng)前停泊軌道的軌道面相對于相鄰一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面的進(jìn)動速率差計算公式為

其中，a₀為衛(wèi)星工作軌道標(biāo)稱半長軸，e₀為衛(wèi)星工作軌道標(biāo)稱偏心率，i₀為衛(wèi)星工作軌道標(biāo)稱傾角，J₂為地球的非球形引力，μ為地球引力常數(shù)，R_e為地球參考半徑，a為當(dāng)前的停泊軌道半長軸；并根據(jù)軌道面升交點(diǎn)經(jīng)度差及部署時間需求公式求得當(dāng)前的停泊軌道半長軸a，其中，ΔΩ為當(dāng)前的停泊軌道的軌道面與工作軌道的軌道面之間的相對升交點(diǎn)赤經(jīng)，t為衛(wèi)星在停泊軌道上的駐留時間。

本例以用于部署Walker星座的衛(wèi)星數(shù)量為六顆為優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟S1中三顆衛(wèi)星送入第一停泊軌道，另外三個衛(wèi)星送入第二停泊軌道；所述預(yù)設(shè)角度為60°，由于設(shè)計星座相鄰軌道面之間的升交點(diǎn)赤經(jīng)間隔為60°，停泊軌道(包括第一停泊軌道和第二停泊軌道)的軌道面進(jìn)動至與相鄰工作軌道的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差約60°時意味著運(yùn)行在當(dāng)前的停泊軌道(包括第一停泊軌道和第二停泊軌道)上的衛(wèi)星完成了軌道調(diào)整。此時，當(dāng)前的停泊軌道(包括第一停泊軌道和第二停泊軌道)上的衛(wèi)星需變軌進(jìn)入工作軌道。

在軌道偏心率e和軌道傾角i一定的情況下，軌道面升交點(diǎn)進(jìn)動速率隨半長軸的變化而變化，即不同衛(wèi)星之間軌道高度的差異將引起衛(wèi)星軌道面升交點(diǎn)進(jìn)動速率的差異，可以此來實(shí)現(xiàn)星座的異面部署。假設(shè)為工作軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率，單位為rad/s；為第二停泊軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率，單位為rad/s；為第一停泊軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率，單位為rad/s；則

因而，隨著時間的積累，運(yùn)行在第二停泊軌道上的衛(wèi)星就與運(yùn)行在第一停泊軌道上的衛(wèi)星產(chǎn)生了明顯的升交點(diǎn)赤經(jīng)差異，當(dāng)這個差異達(dá)到60°后部署一顆位于第一停泊軌道或第二停泊軌道上的衛(wèi)星進(jìn)入工作軌道；當(dāng)這個差異達(dá)到120°時部署下一顆位于第二停泊軌道或第一停泊軌道上的衛(wèi)星進(jìn)入工作軌道；當(dāng)這個差異達(dá)到180°時部署下一顆位于第一停泊軌道或第二停泊軌道上的衛(wèi)星進(jìn)入工作軌道；當(dāng)這個差異達(dá)到240°時部署下一顆位于第二停泊軌道或第一停泊軌道上的衛(wèi)星進(jìn)入工作軌道；當(dāng)這個差異達(dá)到300°時部署下一顆位于第一停泊軌道或第二停泊軌道上的衛(wèi)星進(jìn)入工作軌道。由于第一顆衛(wèi)星作為基準(zhǔn)星進(jìn)入工作軌道，故升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到300°后星座即可部署完成。也就是說，等待當(dāng)前停泊軌道的軌道面相對于相鄰一顆衛(wèi)星所在工作軌道的軌道面進(jìn)動直到其升交點(diǎn)赤經(jīng)相差預(yù)設(shè)角度時，下一顆衛(wèi)星通過軌道機(jī)動自另一個停泊軌道進(jìn)入工作軌道；依此直到用于部署Walker星座的所有衛(wèi)星依次進(jìn)入工作軌道。

本例所述Walker星座優(yōu)選共6顆衛(wèi)星，根據(jù)任務(wù)要求，需將每顆衛(wèi)星部署到6個不同的軌道面上。這6個軌道面均勻分布在360°升交點(diǎn)赤經(jīng)上，相鄰兩個軌道面之間的升交點(diǎn)赤經(jīng)間隔為60°。由于6顆衛(wèi)星采用一箭6星的方式發(fā)射入軌，入軌后6星處于升交點(diǎn)赤經(jīng)相近的軌道上。

本例用于部署Walker星座的六顆衛(wèi)星分別為A衛(wèi)星、B衛(wèi)星、C衛(wèi)星、D衛(wèi)星、E衛(wèi)星和F衛(wèi)星，所述步驟S1中，所述A衛(wèi)星、B衛(wèi)星和C衛(wèi)星分別依次送入第二停泊軌道，所述D衛(wèi)星、E衛(wèi)星和F衛(wèi)星分別依次送入第一停泊軌道；如圖3所示，則所述Walker星座的部署過程如下：

步驟A，自入軌t_D天后，D衛(wèi)星首先通過降軌進(jìn)入工作軌道，t_D為D衛(wèi)星部署完成所需時間，其余衛(wèi)星停留在各自的停泊軌道(包括第一停泊軌道和第二停泊軌道)；

步驟B，自入軌t_A天后，第二停泊軌道的軌道面相對D衛(wèi)星工作軌道的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，A衛(wèi)星升軌至工作軌道，t_A為A衛(wèi)星部署完成所需時間，屆時A衛(wèi)星和D衛(wèi)星之間的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差60°，A衛(wèi)星相位滯后D衛(wèi)星240°；

步驟C，自D衛(wèi)星降軌t_E天后，第一停泊軌道的軌道面相對D衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，E衛(wèi)星降軌至工作軌道，t_E為E衛(wèi)星部署完成所需時間，屆時D衛(wèi)星和E衛(wèi)星之間的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差60°，E衛(wèi)星相位超前D衛(wèi)星240°；

步驟D，自A衛(wèi)星升軌t_B天后，第二停泊軌道的軌道面相對A衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，B衛(wèi)星升軌至工作軌道，t_B為B衛(wèi)星部署完成所需時間，屆時B衛(wèi)星與A衛(wèi)星之間的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差60°，B衛(wèi)星相位滯后A衛(wèi)星240°；

步驟E，自E衛(wèi)星降軌t_F天后，第一停泊軌道的軌道面相對E衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，F(xiàn)衛(wèi)星降軌至工作軌道，t_F為F衛(wèi)星部署完成所需時間，屆時F衛(wèi)星與E衛(wèi)星之間的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差60°，F(xiàn)衛(wèi)星相位超前E衛(wèi)星240°；

步驟F，自B衛(wèi)星升軌t_C天后，第二停泊軌道的軌道面相對B衛(wèi)星工作軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)差異達(dá)到60°，C衛(wèi)星升軌至工作軌道，t_C為C衛(wèi)星部署完成所需時間，屆時C衛(wèi)星與B衛(wèi)星之間的軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差60°，C衛(wèi)星相位滯后B衛(wèi)星240°。

經(jīng)過以上描述，如圖3所示，6顆衛(wèi)星部署序列為D衛(wèi)星→A衛(wèi)星→E衛(wèi)星→B衛(wèi)星→F衛(wèi)星→C衛(wèi)星，軌道面自西向東排序?yàn)镃衛(wèi)星→B衛(wèi)星→A衛(wèi)星→D衛(wèi)星→E衛(wèi)星→F衛(wèi)星，整個星座部署時序示意圖如下圖3所示。

本例所述Walker星座的星座部署時序示意圖如圖3所示，所述A衛(wèi)星部署完成所需時間為D衛(wèi)星部署完成所需時間為其中，Δt為預(yù)先設(shè)置好的隔離時間，該隔離時間用于避免出現(xiàn)兩顆衛(wèi)星在同一時期進(jìn)行軌道機(jī)動。

所述E衛(wèi)星部署完成所需時間為其中，為E衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率；B衛(wèi)星部署完成所需時間為其中，為B衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率；F衛(wèi)星部署完成所需時間為其中，為F衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率；C衛(wèi)星部署完成所需時間為其中，為C衛(wèi)星所在停泊軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)進(jìn)動速率。

若不考慮初始入軌時間差異及升降軌所需時間，根據(jù)圖3所示的星座部署時序示意圖，第二停泊軌道的全部衛(wèi)星完成升軌部署所需時間為t_L＝t_A+t_B+t_C；第一停泊軌道的全部衛(wèi)星完成降軌部署所需時間為t_H＝t_D+t_E+t_F+Δt。衛(wèi)星所在停泊軌道運(yùn)行時間與相對升交點(diǎn)赤經(jīng)存在以下關(guān)系式該公式中，ΔΩ_AD為初始時刻A衛(wèi)星相對D衛(wèi)星的升交點(diǎn)赤經(jīng)之間的差值。為了使部署時間T取得最小值的t_A，其為

將t_A代入前式求得t_D為

在各衛(wèi)星的停泊軌道參數(shù)為標(biāo)稱值的情況下，t_A求解式簡化為t_D求解式簡化為

根據(jù)霍曼變軌規(guī)律，從停泊軌道至工作軌道可以通過兩次脈沖速度增量實(shí)現(xiàn)，單次速度增量及總速度增量分別為該公式中，ΔV₁為霍曼轉(zhuǎn)移第一次脈沖所需速度增量，單位為km/s；ΔV₂為霍曼轉(zhuǎn)移第二次脈沖所需速度增量，單位為km/s；ΔV為霍曼轉(zhuǎn)移所需速度增量總和，單位為km/s；a為停泊軌道半長軸，單位為km；a₀為工作軌道半長軸，單位為km。

基準(zhǔn)星部署軌道機(jī)動規(guī)劃以星座總部署時間最優(yōu)為目標(biāo)，同時綜合考慮部署機(jī)動時間、推進(jìn)和測控等條件約束，權(quán)衡確定基準(zhǔn)星降軌時機(jī)及降軌高度。星座部署包括基準(zhǔn)星和非基準(zhǔn)星的軌道機(jī)動部署?；鶞?zhǔn)星的部署以星座部署所需時間為優(yōu)化目標(biāo)，基準(zhǔn)星最佳降軌時機(jī)為

考慮工程實(shí)施約束，基準(zhǔn)星的降軌過程盡量保證在測控圈內(nèi)，離t_Dopt最近的時間點(diǎn)作為次優(yōu)的升降軌時間點(diǎn)。非基準(zhǔn)星部署軌道機(jī)動規(guī)劃以相對相位最優(yōu)且相對升交點(diǎn)經(jīng)度次優(yōu)為目標(biāo)，確定部署機(jī)動日期及變軌量。升交點(diǎn)赤經(jīng)偏差最小的首次部署機(jī)動日期為上式中，floor()為向下取整函數(shù)，如floor(5.6)＝5，floor(5.3)＝5；t₀為設(shè)定起始時刻；t_m-t₀之后第N天衛(wèi)星實(shí)施首次部署機(jī)動，滿足測控可見性及變軌點(diǎn)緯度幅角要求的時刻；Δu₀為t₀初始時刻相對目標(biāo)部署相位的偏差，單位為rad；為非基準(zhǔn)星相對基準(zhǔn)星的軌道角速率，單位為rad/s。Δu_mr為升降軌期間累積的相對相位，其符號與k相同。k為整數(shù)，算式如下：ΔΩ₀為t₀初始時刻非基準(zhǔn)星相對目標(biāo)升交點(diǎn)赤經(jīng)的偏差。p的算式如下：該公式中，J₂為地球非球形引力J₂帶諧項(xiàng)系數(shù)。R_e為地球參考半徑。a_o為基準(zhǔn)星工作軌道半長軸，單位為km。i_o為基準(zhǔn)星工作軌道傾角，單位為deg。c＝a_p/a_o，a_p為非基準(zhǔn)星停泊軌道半長軸，無量綱。

在確定首次部署機(jī)動日期的情況下，根據(jù)測控及緯度幅角條件選定t_m由于實(shí)際變軌過程總是存在誤差，當(dāng)天的變軌量需對之前的累積相位偏差進(jìn)行修正，以保證后續(xù)相位部署精度。設(shè)第d天機(jī)動之前每天相對基準(zhǔn)星的實(shí)際累積相對相位為Δλ_i(i＝1...d-1,d＜6)，重新規(guī)劃第d天相對基準(zhǔn)星需累積的相位為

單位為rad/day，其中第d天軌道半長軸機(jī)動目標(biāo)量為該公式中，t_in為當(dāng)天霍曼轉(zhuǎn)移第一次變軌時刻，根據(jù)衛(wèi)星測控可見性具體選定；t_out為后一天霍曼轉(zhuǎn)移第一次變軌時刻，根據(jù)衛(wèi)星測控可見性具體選定；這兩個時刻根據(jù)衛(wèi)星測控可見性具體選定。n_o為基準(zhǔn)星軌道角速率，rad^-1，按下式計算：

本例采用異面衛(wèi)星星座部署方法實(shí)現(xiàn)一箭多星發(fā)射，并利用第一停泊軌道和第二停泊軌道的雙停泊軌道實(shí)現(xiàn)異面部署，可以解決一箭多星部署單軌道面的局限，同時解決一箭多星單停泊軌道異面部署周期較長的缺點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，本例優(yōu)化了星座部署時間和衛(wèi)星與衛(wèi)星之間相對位置的部署精度角度，提出將衛(wèi)星從第一停泊軌道和第二停泊軌道依次送至工作軌道的機(jī)動策略。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。