空间激光干涉引力波探测器轨道修正方法
发布时间：2021-03-28 07:22
针对空间激光干涉引力波探测器轨道修正问题,提出一种基于虚拟编队构型设计的航天器轨道修正方法。空间激光干涉引力波探测器由3颗航天器组成等边三角形构型。由于入轨误差和摄动的影响,探测器的构型不稳定。假设名义轨道上运行着一颗理想航天器,实际轨道上的真实航天器与之组成虚拟编队,探测器的3颗真实航天器分别与对应的理想航天器组成3个虚拟编队。考虑探测器构型稳定性要求和摄动的影响,对虚拟编队的构型进行设计,进而求解航天器平均轨道要素修正量。求解得到的航天器平均轨道要素修正量小于偏差量,轨道修正通过四脉冲控制实现。数值仿真结果表明,该方法通过部分轨道修正满足了探测器的构型稳定性要求,具有减少燃料消耗、延长任务寿命的潜力。
【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2020,46(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
天琴计划轨道构型示意图
“虚拟编队”的概念由文献[18]提出。定义始终运行在名义轨道上的航天器为理想航天器,运行在实际轨道上的航天器为真实航天器。真实航天器与理想航天器的平均轨道要素之差可视为小量,以理想航天器为参考航天器,真实航天器为绕飞航天器,组成虚拟编队。天琴计划的3颗航天器分别与对应的理想航天器组成3个虚拟编队,如图2所示。图中:S′1、S′2、S′3为理想航天器,构成理想的等边三角形构型;S1、S2、S3为真实航天器,构成真实的三角形构型;Lij为真实航天器Si和Sj构成的臂长;θi为真实航天器Si对应的呼吸角;真实航天器S1、S2、S3分别与理想航天器S′1、S′2、S′3组成3个虚拟编队,虚拟编队构型的包络半径为Δr。虚拟编队构型包络半径Δr可由相对运动关系得到。设轨道修正后的真实航天器平均轨道要素为(a+δa,e+δe,i+δi,ω+δω,Ω+δΩ,M+δM),在理想航天器轨道坐标系下修正后的真实航天器相对位置分量表达式为[19]
天琴计划虚拟编队构型几何关系示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]近地卫星严格回归轨道保持控制[J]. 杜耀珂,杨盛庆,完备,王文妍,陈筠力. 航空学报. 2018(12)
[2]天琴计划轨道构型长期漂移特性分析[J]. 万小波,张晓敏,黎明. 中国空间科学技术. 2017(03)
[3]Gravitational wave astronomy: the current status[J]. BLAIR David,JU Li,ZHAO ChunNong,WEN LinQing,CHU Qi,FANG Qi,CAI RongGen,GAO JiangRui,LIN XueChun,LIU Dong,WU Ling-An,ZHU ZongHong,REITZE David H.,ARAI Koji,ZHANG Fan,FLAMINIO Raffaele,ZHU XingJiang,HOBBS George,MANCHESTER Richard N.,SHANNON Ryan M.,BACCIGALUPI Carlo,GAO Wei,XU Peng,BIAN Xing,CAO ZhouJian,CHANG ZiJing,DONG Peng,GONG XueFei,HUANG ShuangLin,JU Peng,LUO ZiRen,QIANG Li’E,TANG WenLin,WAN XiaoYun,WANG Yue,XU ShengNian,ZANG YunLong,ZHANG HaiPeng,LAU Yun-Kau,NI Wei-Tou. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(12)
[4]空间激光干涉引力波探测[J]. 罗子人,白姗,边星,陈葛瑞,董鹏,董玉辉,高伟,龚雪飞,贺建武,李洪银,李向前,李玉琼,刘河山,邵明学,宋同消,孙保三,唐文林,徐鹏,徐生年,杨然,靳刚. 力学进展. 2013(04)
本文编号：3105125
【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2020,46(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
天琴计划轨道构型示意图
“虚拟编队”的概念由文献[18]提出。定义始终运行在名义轨道上的航天器为理想航天器,运行在实际轨道上的航天器为真实航天器。真实航天器与理想航天器的平均轨道要素之差可视为小量,以理想航天器为参考航天器,真实航天器为绕飞航天器,组成虚拟编队。天琴计划的3颗航天器分别与对应的理想航天器组成3个虚拟编队,如图2所示。图中:S′1、S′2、S′3为理想航天器,构成理想的等边三角形构型;S1、S2、S3为真实航天器,构成真实的三角形构型;Lij为真实航天器Si和Sj构成的臂长;θi为真实航天器Si对应的呼吸角;真实航天器S1、S2、S3分别与理想航天器S′1、S′2、S′3组成3个虚拟编队,虚拟编队构型的包络半径为Δr。虚拟编队构型包络半径Δr可由相对运动关系得到。设轨道修正后的真实航天器平均轨道要素为(a+δa,e+δe,i+δi,ω+δω,Ω+δΩ,M+δM),在理想航天器轨道坐标系下修正后的真实航天器相对位置分量表达式为[19]
天琴计划虚拟编队构型几何关系示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]近地卫星严格回归轨道保持控制[J]. 杜耀珂,杨盛庆,完备,王文妍,陈筠力. 航空学报. 2018(12)
[2]天琴计划轨道构型长期漂移特性分析[J]. 万小波,张晓敏,黎明. 中国空间科学技术. 2017(03)
[3]Gravitational wave astronomy: the current status[J]. BLAIR David,JU Li,ZHAO ChunNong,WEN LinQing,CHU Qi,FANG Qi,CAI RongGen,GAO JiangRui,LIN XueChun,LIU Dong,WU Ling-An,ZHU ZongHong,REITZE David H.,ARAI Koji,ZHANG Fan,FLAMINIO Raffaele,ZHU XingJiang,HOBBS George,MANCHESTER Richard N.,SHANNON Ryan M.,BACCIGALUPI Carlo,GAO Wei,XU Peng,BIAN Xing,CAO ZhouJian,CHANG ZiJing,DONG Peng,GONG XueFei,HUANG ShuangLin,JU Peng,LUO ZiRen,QIANG Li’E,TANG WenLin,WAN XiaoYun,WANG Yue,XU ShengNian,ZANG YunLong,ZHANG HaiPeng,LAU Yun-Kau,NI Wei-Tou. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(12)
[4]空间激光干涉引力波探测[J]. 罗子人,白姗,边星,陈葛瑞,董鹏,董玉辉,高伟,龚雪飞,贺建武,李洪银,李向前,李玉琼,刘河山,邵明学,宋同消,孙保三,唐文林,徐鹏,徐生年,杨然,靳刚. 力学进展. 2013(04)
本文编号：3105125
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