全方向长期伴飞卫星集群轨道设计与仿真

发布时间：2024-03-23 03:59

　　主要研究在J2摄动的影响下,在中心卫星周围全方向上部署长期相对有界伴飞卫星的轨道设计方法。首先,利用J2不变的条件,由已知中心卫星轨道根数建立伴飞卫星的半长轴、偏心率及轨道倾角之间关系。然后,通过对伴飞卫星和中心卫星之间初始相对位置及轨道根数之间关系的分析,得到伴飞卫星的全部初始轨道根数,使其能够部署到中心卫星周围的任意方向上,从而能实现卫星集群在中心卫星的周围全方向长期有界伴飞。最后,通过轨道仿真验证了该方法的有效性。

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【部分图文】：

图1定义坐标系

当地水平当地垂直坐标系（Local-VerticalLocal-Horizontal,LVLH）用来描述轨道上两颗近距离飞行的航天器之间的相对运动，为方便，一般将其中一个航天器称为中心卫星（CenterSatellite），另一个航天器称为伴飞卫星（DeputySatelli....

图2LVLH坐标系中ε和ψ的定义

其中ε为ρ在xy平面的投影与x轴夹角，ψ为ρ与z轴的夹角，下标0表示初始时刻，如图2所示。根据开普勒方程，得到中心卫星的Mc和ec以及偏近点角Ec之间的关系[8]:

图3初始位置在中心卫星下方轨道变换示意图

上述变换处理如图3所示，点代表卫星，实线为中心卫星轨道，虚线为目标伴飞卫星轨道，未经处理之前的轨道为黑虚线轨道，要将黑虚线轨道变为红虚线轨道，则需要将轨道旋转180°，即近地点角距在原来的基础上加180°，而卫星从原来的远地点变为近地点，即平近点角在原来的基础上减去180°，这样....

图42颗卫星60天内距离变化

之后将平根数转换为密切轨道根数，进行数值仿真。其中地球非球形引力场摄动仅考虑J2摄动，轨道预报模型选取高精度的HPOP模块，重力模型采用JGM3，其中n=21，大气阻力模型采用1976-Standard模型。为验证长期伴飞的稳定性，仿真时间为60天。两航天器的参数为：质量mc=....

本文编号：3935425