基于微小卫星编队的聚光操控技术研究

发布时间：2020-07-28 21:31

【摘要】：随着航天微电子技术、航天器快速发射技术以及卫星模块化技术的高速发展,微小卫星技术开始进入实用化阶段。微小卫星“周期短、成本低”的特点满足航天装备对时效性、战略性和灵活性的要求,因此在航天军事装备领域受到了高度重视,成为航天领域中的活跃力量。但受限于微小卫星体积、功耗等约束,以微小卫星为平台实现简单且杀伤力强的装备面临很多挑战。本文基于微小卫星编队,提出一种聚光操控技术,将太阳光汇聚到目标上,提升目标温度甚至烧毁目标,形成一种软杀伤能力。本文对该项技术涉及的关键问题进行了研究,主要研究内容包括:(1)设计微小卫星聚光编队。由多颗微小卫星构成卫星编队,以太空中的太阳光作为能量来源,通过编队卫星协同姿态控制将光反射并汇聚集到目标卫星上,利用能量聚集产生的高温降低卫星内关键电子器件的可靠性、破坏卫星结构。仿真分析表明,编队可以保持稳定高效的聚光,可以对目标卫星进行有效地杀伤。(2)设计姿轨耦合二阶滑模控制算法。为了控制编队卫星的姿态并解决由外界摄动造成的编队构型漂移,结合编队卫星的自身特点和任务需求,设计了卫星姿轨耦合二阶滑模控制算法,并结合聚光编队的设计进行分析,确定了控制算法的性能指标,数学仿真证明该控制算法可以应用于微小卫星聚光编队中。(3)搭建聚光编队的平面气浮台仿真系统。为了在地面环境下模拟编队卫星在空间中的轨道及姿态运动,验证卫星编队聚光算法,设计并搭建了基于平面气浮台的仿真系统。根据聚光编队仿真系统的功能需求,提出了该系统的总体设计方案,设计了单个卫星仿真器的三维模型,并对气动回路、位姿测量系统、控制系统,供电系统等进行开发。根据设计方案对于气浮台台体进行搭建与调试。最后开发了一套用于仿真系统的测控系统,并对整个系统进行联调。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V448.2
【图文】：

a) TacSat-2 b) TacSat-3 c) TacSat-4图 1.1 战术卫星快速响应空间项目是美军在空间战术应用上的最早开展的项目之一，虽然在前期受到高度的重视，但是由于各方对项目认识的不一致、卫星在轨时长与作战需求的不匹配以及在卫星发射上的短板导致目前该项目的经费逐步缩减。但是随着在 ORS 项目进行中发展起来的分离模块

图 1.2 SeeMe 项目作战支撑体系事通信领域：美军快速响应空间项目的实施验证了微小卫星进行通信和数 TacSat-4 卫星上搭载了 UHF 通信转发器，其目的是为战区提供海上浮标数频段“动中通”业务等。该卫星利用了椭圆轨道的特点，可以向指定的作战，战术目标是实现持续 4h 的不间断通讯。

图 1.3 SMDC-ONE 卫星发射了三颗该项目的升级版卫星，这 3星，升级版卫星的数据传输速度提升了星座得构型保得鲁棒性更强。着技术的进步和现代战争对于空间对抗的

【参考文献】

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本文编号：2773462