高轨航天器近距离交会任务规划研究

发布时间：2023-02-14 14:02

　　同步轨道航天器在很多领域发挥着重要的作用,随着同步轨道区域航天器数量的日益增加,对同步轨道航天器的在轨服务成为现在轨道技术研究的重点。在对同步轨道航天器进行在轨服务时,首先要对其运行状态有全面的了解,因此需要设计变轨策略对目标航天器进行近距离的观察或探测。并且服务航天器携带的载荷对目标航天器进行近距离的观察或探测时需要满足一定的条件,比如距离限制、光照条件、观察窗口等,所以在设计变轨策略时需要考虑载荷的约束情况,使服务航天器能够达到特定的位置对目标航天器进行近距离在轨服务。本文主要针对高轨航天器对同步轨道航天器的近距离交会问题,考虑观察条件的限制,开展了对变轨策略求解的研究。主要研究内容如下:针对轨道转移策略的求解问题,首先根据航天器运行范围建立坐标系,并分析航天器在空间中的受力,分别从快速性与准确性出发,针对是否考虑空间中存在的摄动建立了二体的与高精度的轨道动力学模型。针对两模型的差异与数值求解中对准确性的要求,考虑优化过程采用的优化变量与优化函数,对不同模型间的位置矢量夹角建立数学模型,从而兼顾求解的准确性与快速性。针对载荷在对处于不同运行轨道的目标航天器进行观察时的约束条件不同,...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 近距离交会轨道转移方法研究现状
        1.2.2 绕飞转移策略研究现状
    1.3 本文主要研究内容及章节安排
第2章 航天器轨道动力学建模
    2.1 引言
    2.2 二体轨道动力学建模
        2.2.1 坐标系定义及转换关系
        2.2.2 航天器在空间中受力分析
        2.2.3 理想轨道动力学建模
    2.3 高精度轨道动力学模型建立
        2.3.1 三体摄动加速度
        2.3.2 地球非球形摄动加速度
        2.3.3 太阳光压摄动加速度
        2.3.4 摄动力引起的夹角差异建模
    2.4 建模所用时间系统
    2.5 本章小结
第3章 高轨航天器近距离转移策略规划
    3.1 引言
    3.2 常用脉冲变轨策略
        3.2.1 霍曼转移
        3.2.2 高斯方法
        3.2.3 Lambert交会
    3.3 考虑光照约束的共面目标近距离转移策略规划
        3.3.1 共面目标近距离交会光照约束
        3.3.2 基于霍曼变轨的共面目标近距离转移策略规划
        3.3.3 数值仿真
    3.4 考虑交会窗口的异面目标近距离转移策略规划
        3.4.1 异面目标近距离转移的交会窗口约束
        3.4.2 基于修正霍曼变轨的异面目标交会近距离交会策略规划
        3.4.3 数值仿真
    3.5 本章小结
第4章 高轨航天器自然绕飞形成策略规划
    4.1 引言
    4.2 航天器相对运动模型与自然绕飞过程光照约束
        4.2.1 轨道坐标系下航天器相对运动建模
        4.2.2 自然绕飞过程光照约束
    4.3 自然绕飞形成策略规划
        4.3.1 考虑光照约束的自然绕飞形成过程
        4.3.2 自然绕飞形成转移策略规划
        4.3.3 数值仿真
    4.4 本章小结
结论
参考文献
硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3742514