陈余军，魏 钊，龙 腾，史人赫

（1. 中国空间技术研究院通信与导航总体部，北京100094；2. 北京理工大学宇航学院，北京100081；3. 飞行器动力学与控制教育部重点实验室，北京100081；4. 清华大学航天航空学院，北京100084）

1 引 言

地球静止轨道（Geostationary Earth Orbit，GEO）卫星在轨运行时会受到地球非球形、日月引力和太阳光压等摄动的影响，使其逐渐偏离标称轨道，因此，GEO 卫星在轨运行期间需要进行位置保持操作［1-3］。传统的GEO 卫星通常采用化学推力器来实现位置保持，然而，其存在燃料消耗较大、位置保持精度较低等问题，严重影响了GEO 卫星的寿命［4］。相比之下，电推力器具有高比冲、小推力的特点，基于电推力器的位置保持可有效减少燃料消耗并提高位置保持精度，近年来得到了广泛的应用［5-7］，例如美国波音公司的ABS 3A 全电推进卫星、德国OHB 公司的Electra 全电推进卫星以及欧洲通信卫星公司的172B 全电推进卫星［8］等。由于电推力器产生的推力大小仅是化学推力器的百分之一，且位置保持周期较长，因此，实现有效的GEO 位置保持并提高位置保持效率仍面临巨大挑战。

对于基于电推进系统的GEO卫星，其背地板通常安装有4 台电推力器，并形成一个矩形构型［9-10］。然而，当其中一台电推力器发生故障时，其对角线上另一台电推力器单独不能产生期望的速度增量来抵消摄动的影响，只有剩下的两台电推力器可以正常用于卫星的位置保持，即故障模式［11］。在完备模式下，4 台电推力器可以依次在升降交点开机来修正轨道倾角、偏心率等，能有效实现GEO 定点位置保持并最大化位置保持效率［12］。……