火星气动捕获制导方法研究

发布时间：2021-06-08 19:04

　　火星探测是人类了解太阳系,研究太阳系生命起源,进行行星探测的首选,当前世界各航天强国纷纷制定火星采样返回和火星载人返回等火星探测任务,并且为之积极筹备。轨道设计是其中的一个关键技术之一,利用火星大气实现探测器减速并进行变轨的气动捕获方法是一种可使探测器既节省燃料又可以快速进入火星停泊轨道的先进技术。本硕士论文围绕火星气动捕获技术,着重研究了火星气动捕获过程中的三种制导方法。首先,为了分析探测器在整个气动捕获过程中的动态特性,基于给定的火星环境模型和探测器的构型,通过合理的假设和近似,结合气动捕获特性,建立了火星气动捕获过程的三自由度运动方程,为后面的制导算法设计分析提供必要的数学模型。其次,基于最初的复合预测校正方法（HYPAS）,将气动捕获过程分为三个阶段,通过合理的假设和近似得到各个阶段的制导率。仿真结果表明,探测器在大气中具有较好的航向控制能力和侧向控制能力,在退出大气后可以到达预定的远火点。然后,考虑到复合预测校正算法中做了一些假设和近似处理,故而研究了假设条件比较少的数值预测校正算法。沿用了增强版的数值预测校正的气动捕获的制导逻辑,放宽了阶段改变的条件,适当修改了校正算法,使... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

速率-倾侧角变化示意图

图 3. 7 高度随速率变化示意图. 6 和图 3. 7 中可以看出，密度扰动对航天器航向方向的影响比较小，影的侧向控制，航向要求基本可以满足。基于复合预测校正制导（HYPAS）方法，设计航天器火星气动捕获制导型考虑了火星自转和2J 摄动项，相比于之前的算法，本章中将气动捕获别是进入阶段，捕获阶段和退出阶段。将倾侧角的大小范围设置在15 得航天器在气动捕获过程具有横向控制能力。在进入阶段，将倾侧角设够感测到大气时，开始进入捕获阶段，捕获阶段和退出阶段的计算与原仿真结果显示，当航天器火星气动捕获运动模型考虑了火星自转和 摄向控制能力较强，且具有一定的鲁棒性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]深空探测器自主技术发展现状与趋势[J]. 崔平远,徐瑞,朱圣英,赵凡宇.  航空学报. 2014(01)

硕士论文
[1]新型火星EDL导航、制导与控制技术研究[D]. 彭玉明.南京航空航天大学 2011



本文编号：3219022