面向超近编队的位姿一体化建模与控制
发布时间：2020-12-27 21:52
合成孔径雷达的超近编队成像系统是现今使用者常用的遥测系统。其全天时、全天候获得地面高分辨率图像的特性,使其在军用和民用方面具有广泛的应用。因此世界各国的研究学者都投入了大量精力进行了相关研究,并取得了丰硕的研究成果。传统的基于对偶四元数的航天器轨道和姿态动力学建模与控制是以交会对接为背景,针对双航天器相对运动的需求推导出相关模型及控制器。但对于超近编队航天器的超近编队的姿轨一体化建模与控制,上述算法存在一定的局限性。针对上述问题,本学位论文深入研究了多航天器轨道与姿态一体化动力学建模方法、一体化控制方法,主要包括以下几个方面的工作:针对航天器轨道与姿态的一体化动力学建模问题,选择对偶四元数这一数学工具,以双航天器编队飞行为背景,用一体化的方式描述双航天器在轨运行时的轨道运动与姿态运动,重新推导并验证双航天器相对运动模型的正确性。基于双航天器编队模型考虑了多航天器间的坐标变换策略,并推导了空间三个刚体卫星组成的超近编队的相对位姿一体化动力学模型;同时拓展到多个刚体航天器的超近编队构型;形成了多星超近编队合成孔径雷达成像系统的姿轨一体化动力学与运动学模型。采用Matlab与STK结合的方式...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国STRM系统
第1章绪论5图1.3德国的SAR-Lupe卫星加拿大在星载合成孔径成像雷达的研究主要集中在海洋方面，先后发射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋观测卫星，这两颗卫星采用C波段有源相控阵体制。RADARSAT-2的分辨率达到3米，是目前适用于海洋应用的性能最好的SAR系统。如图1.4为加拿大的RADARSAT-2。图1.4加拿大的RADARSAT-2从国外合成孔径成像雷达系统的论证、演示验证和初步实施可以看出[7]：基于卫星编队的天基大型合成孔径雷达成像系统，可以便捷的选取推扫成像的区域，同时可以对观测对象进行三维探测，形成三个维度的成像数据。对于地面上移动速度较慢的观测目标，合成孔径雷达可以实现对其的检测任务。单星合成孔径雷达已经可以实现独立的观测能力，并且稳定性较高，抗干扰和抗毁坏能力较强。从动力学、控制的角度看，多星超近编队构成的合成孔径成像雷达系统具有以下特点：1)编队卫星的数量较多，距离较近。天基大型合成孔径雷达成像系统由三颗或多颗卫星组成编队，且各星之间的相对距离较近。传统针对两卫星组成的编队动力学和控制方法难以适用于超近编队合成孔径雷达成像系统。
第1章绪论5图1.3德国的SAR-Lupe卫星加拿大在星载合成孔径成像雷达的研究主要集中在海洋方面，先后发射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋观测卫星，这两颗卫星采用C波段有源相控阵体制。RADARSAT-2的分辨率达到3米，是目前适用于海洋应用的性能最好的SAR系统。如图1.4为加拿大的RADARSAT-2。图1.4加拿大的RADARSAT-2从国外合成孔径成像雷达系统的论证、演示验证和初步实施可以看出[7]：基于卫星编队的天基大型合成孔径雷达成像系统，可以便捷的选取推扫成像的区域，同时可以对观测对象进行三维探测，形成三个维度的成像数据。对于地面上移动速度较慢的观测目标，合成孔径雷达可以实现对其的检测任务。单星合成孔径雷达已经可以实现独立的观测能力，并且稳定性较高，抗干扰和抗毁坏能力较强。从动力学、控制的角度看，多星超近编队构成的合成孔径成像雷达系统具有以下特点：1)编队卫星的数量较多，距离较近。天基大型合成孔径雷达成像系统由三颗或多颗卫星组成编队，且各星之间的相对距离较近。传统针对两卫星组成的编队动力学和控制方法难以适用于超近编队合成孔径雷达成像系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]服务航天器超近程逼近失控目标的建模与控制[J]. 靳永强,张庆展,康志宇,唐平. 中国空间科学技术. 2015(03)
[2]追踪器本体坐标系下航天器姿轨一体化控制律设计[J]. 廖飞,季海波,解永春. 控制与决策. 2015(09)
[3]一组新的四元数轨道要素建模方法[J]. 曹静,袁建平,罗建军. 中国空间科学技术. 2013(05)
[4]多星编队飞行的分散式耦合控制技术研究[J]. 高有涛,徐波,陆宇平. 宇航学报. 2012(09)
[5]航天器姿轨耦合非线性同步控制[J]. 铁钰嘉,杨伟,岳晓奎. 计算机仿真. 2012(03)
[6]航天器姿轨耦合自适应同步控制[J]. 铁钰嘉,杨伟,岳晓奎. 西北工业大学学报. 2012(01)
[7]描述人造地球卫星轨道的四元数法[J]. 范奎武. 航天控制. 2011(06)
[8]基于Theta-D次优控制器设计的相对姿轨耦合控制[J]. 朱志斌,李果,何英姿,魏春岭. 现代防御技术. 2011(02)
[9]基于航天器姿轨耦合模型的非线性前馈控制[J]. 铁钰嘉,岳晓奎,曹静. 中国空间科学技术. 2010(06)
[10]空间机器人抓捕任务的六自由度同步控制逼近策略[J]. 朱彦伟,杨乐平. 国防科技大学学报. 2009(06)
博士论文
[1]航天器姿轨一体化动力学建模、控制与导航方法研究[D]. 王剑颖.哈尔滨工业大学 2013
[2]航天器近距离运动的鲁棒姿轨联合控制[D]. 张烽.哈尔滨工业大学 2013
[3]卫星编队飞行动力学建模与控制技术研究[D]. 高有涛.南京航空航天大学 2010
[4]航天器近距离相对运动轨迹规划与控制研究[D]. 朱彦伟.国防科学技术大学 2009
[5]卫星编队飞行队形控制与重构技术研究[D]. 刘剑锋.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]挠性航天器的姿态机动与跟踪控制研究[D]. 刘旺魁.哈尔滨工业大学 2014
[2]航天器交会对接近距离姿轨一体化控制方法研究[D]. 姜博严.中国民航大学 2014
[3]微小卫星姿态控制系统研究[D]. 谢祥华.南京航空航天大学 2007
本文编号：2942554
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国STRM系统
第1章绪论5图1.3德国的SAR-Lupe卫星加拿大在星载合成孔径成像雷达的研究主要集中在海洋方面，先后发射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋观测卫星，这两颗卫星采用C波段有源相控阵体制。RADARSAT-2的分辨率达到3米，是目前适用于海洋应用的性能最好的SAR系统。如图1.4为加拿大的RADARSAT-2。图1.4加拿大的RADARSAT-2从国外合成孔径成像雷达系统的论证、演示验证和初步实施可以看出[7]：基于卫星编队的天基大型合成孔径雷达成像系统，可以便捷的选取推扫成像的区域，同时可以对观测对象进行三维探测，形成三个维度的成像数据。对于地面上移动速度较慢的观测目标，合成孔径雷达可以实现对其的检测任务。单星合成孔径雷达已经可以实现独立的观测能力，并且稳定性较高，抗干扰和抗毁坏能力较强。从动力学、控制的角度看，多星超近编队构成的合成孔径成像雷达系统具有以下特点：1)编队卫星的数量较多，距离较近。天基大型合成孔径雷达成像系统由三颗或多颗卫星组成编队，且各星之间的相对距离较近。传统针对两卫星组成的编队动力学和控制方法难以适用于超近编队合成孔径雷达成像系统。
第1章绪论5图1.3德国的SAR-Lupe卫星加拿大在星载合成孔径成像雷达的研究主要集中在海洋方面，先后发射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋观测卫星，这两颗卫星采用C波段有源相控阵体制。RADARSAT-2的分辨率达到3米，是目前适用于海洋应用的性能最好的SAR系统。如图1.4为加拿大的RADARSAT-2。图1.4加拿大的RADARSAT-2从国外合成孔径成像雷达系统的论证、演示验证和初步实施可以看出[7]：基于卫星编队的天基大型合成孔径雷达成像系统，可以便捷的选取推扫成像的区域，同时可以对观测对象进行三维探测，形成三个维度的成像数据。对于地面上移动速度较慢的观测目标，合成孔径雷达可以实现对其的检测任务。单星合成孔径雷达已经可以实现独立的观测能力，并且稳定性较高，抗干扰和抗毁坏能力较强。从动力学、控制的角度看，多星超近编队构成的合成孔径成像雷达系统具有以下特点：1)编队卫星的数量较多，距离较近。天基大型合成孔径雷达成像系统由三颗或多颗卫星组成编队，且各星之间的相对距离较近。传统针对两卫星组成的编队动力学和控制方法难以适用于超近编队合成孔径雷达成像系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]服务航天器超近程逼近失控目标的建模与控制[J]. 靳永强,张庆展,康志宇,唐平. 中国空间科学技术. 2015(03)
[2]追踪器本体坐标系下航天器姿轨一体化控制律设计[J]. 廖飞,季海波,解永春. 控制与决策. 2015(09)
[3]一组新的四元数轨道要素建模方法[J]. 曹静,袁建平,罗建军. 中国空间科学技术. 2013(05)
[4]多星编队飞行的分散式耦合控制技术研究[J]. 高有涛,徐波,陆宇平. 宇航学报. 2012(09)
[5]航天器姿轨耦合非线性同步控制[J]. 铁钰嘉,杨伟,岳晓奎. 计算机仿真. 2012(03)
[6]航天器姿轨耦合自适应同步控制[J]. 铁钰嘉,杨伟,岳晓奎. 西北工业大学学报. 2012(01)
[7]描述人造地球卫星轨道的四元数法[J]. 范奎武. 航天控制. 2011(06)
[8]基于Theta-D次优控制器设计的相对姿轨耦合控制[J]. 朱志斌,李果,何英姿,魏春岭. 现代防御技术. 2011(02)
[9]基于航天器姿轨耦合模型的非线性前馈控制[J]. 铁钰嘉,岳晓奎,曹静. 中国空间科学技术. 2010(06)
[10]空间机器人抓捕任务的六自由度同步控制逼近策略[J]. 朱彦伟,杨乐平. 国防科技大学学报. 2009(06)
博士论文
[1]航天器姿轨一体化动力学建模、控制与导航方法研究[D]. 王剑颖.哈尔滨工业大学 2013
[2]航天器近距离运动的鲁棒姿轨联合控制[D]. 张烽.哈尔滨工业大学 2013
[3]卫星编队飞行动力学建模与控制技术研究[D]. 高有涛.南京航空航天大学 2010
[4]航天器近距离相对运动轨迹规划与控制研究[D]. 朱彦伟.国防科学技术大学 2009
[5]卫星编队飞行队形控制与重构技术研究[D]. 刘剑锋.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]挠性航天器的姿态机动与跟踪控制研究[D]. 刘旺魁.哈尔滨工业大学 2014
[2]航天器交会对接近距离姿轨一体化控制方法研究[D]. 姜博严.中国民航大学 2014
[3]微小卫星姿态控制系统研究[D]. 谢祥华.南京航空航天大学 2007
本文编号：2942554
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