中国空间科学技术

›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (6): 47-53.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2012.06.007

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虹湾地区高分辨率成像轨控方案

 郑爱武1,2,3, 刘勇2,3, 周建平1   

  1. （1北京航空航天大学，北京100191）（2航天飞行动力学技术重点实验室，北京100094）
    （3北京航天飞行控制中心，北京100094）
  • 收稿日期:2012-02-23 修回日期:2012-03-29 出版日期:2012-12-25 发布日期:2012-12-25
  • 作者简介:郑爱武 1974年生，1999年获国防科学技术大学信号与信息处理专业硕士学位，现为北京航空航〖JP〗天大学飞行器设计专业博士研究生，高级工程师。研究方向为航天测控任务分析和月地返回轨道设计。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(11173005)资助项目

OrbitControlforHighResolutionImagingofHong-WanArea

 ZHENG  Ai-Wu1,2,3, LIU  Yong2,3, ZHOU  Jian-Ping1   

  1. (1BeihangUniversity,Beijing100191)
    (2ScienceandTechnologyonAerospaceFlightDynamicsLaboratory,Beijing100094)
    (3BeijingAerospaceControlCenter,Beijing100094)
  • Received:2012-02-23 Revised:2012-03-29 Published:2012-12-25 Online:2012-12-25

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摘要： 为了获取分辨率更高的全月面图像数据，并对嫦娥三号任务预选着落区之一的虹湾地区进行高分辨率成像，“嫦娥二号”卫星提高了CCD立体相机的分辨率，并通过降轨机动进一步降低轨道高度，在远月点高度100 km和近月点高度15 km的椭圆轨道(简称试验轨道)的近月点附近对虹湾地区进行高分辨率成像。由于卫星能源的限制，卫星在该轨道上不能长时间停留。为了保证成像质量，要求太阳高度角必须高于15°。另外，必须有足够的测控弧段来满足测定轨道精度要求。这些约束条件都对该轨道的控制实施方案设计提出了很高的要求。文章结合嫦娥一号任务的工程实践经验，基于中国自身的测控资源和测控条件，对试验轨道进行了特性分析，根据成像约束条件和测定轨要求，给出了试验轨道的控制计算方案，提出了固定开机时刻和燃料最优两种计算方法解算控制参数。计算结果和误差分析结果表明卫星在试验轨道内满足安全和成像要求，确认了该方案的正确性和可行性。

关键词: 深空探测, 轨道控制, 登月着陆区, 高分辨率成像, “嫦娥二号”卫星

Abstract: InordertoobtainhigherresolutionimagesofthewholelunarsurfaceandtakehighresolutionphotosofHong-Wanarea,whichisoneofthepreselectedlandingsiteofChang′E-3  (CE-3)    mission,theresolutionoftheCCDcameraofChang′E-2 (CE-2) satellitewasimproved.AndanimpulsewastakentomaneuverCE2fromtheheightof100 kmlunarcircularorbittoa100 km/15 kmellipticalorbit，whose perilune height was 15km and apolune height was 100 km tofurtherreducetheorbitalaltitudetotakephotosofHong-Wanareaneartheperilune.However,thesatellitecouldnotstayintheorbitforalongtimebecauseoftheenergylimitation.Thesunelevationoftheorbitwasalsorequiredtobehigherthan 15°forthesakeofhighqualityofimaging.Moreover,theprecisionrequirementsoforbitmeasurementanddeterminationdemandedenoughtrackingarcs.  Alltheserestrictionsbroughtforwardhighrequirementsforthedesign and control of the experiment orbit.Based on the engineering experience of Chang′E-1 mission,the characteristics of 100 km/15 km orbit with only academic stations considered to measure and control the satellite,andtwomethodswerepresentedtocalculatecontrolstrategiesoftheexperimentorbitincludingtimefixedignitionandfueloptimalmaneuveraccordingtotherequirementsoftheimagingconstraintsandorbitdetermination.Theresultsandtheerroranalysesshowthatthedesignmeetstheimagingrequirementsoftheexperimentorbit,anditisfeasiblewiththesafetyassuranceofthesatellite.

Key words: Deepspaceexploration, Orbitcontrol, Landingsite, Highresolutionimaging, Chang′E-2satellite