當今世界各國的衛(wèi)星發(fā)射任務越來越密集,頻繁的航天活動造成地外空間中除數(shù)量有限的有效載荷以外,存在大量無效載荷和空間碎片,擠占有限的空間資源,造成衛(wèi)星碰撞事故時有發(fā)生。因此,為保證衛(wèi)星在地外空間的安全運行,進行衛(wèi)星的碰撞風險評估和規(guī)避策略設(shè)計具有重要意義。本文以圓軌道衛(wèi)星的碰撞概率估計及規(guī)避策略設(shè)計為研究目標,主要研究內(nèi)容如下:針對衛(wèi)星狀態(tài)誤差的空間傳播問題,首先由衛(wèi)星高精度軌道動力學模型出發(fā),研究衛(wèi)星相對運動理論,推導線性化方程并求解該方程得到衛(wèi)星間相對運動的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣�；跔顟B(tài)轉(zhuǎn)移矩陣,分析衛(wèi)星軌道位置誤差和速度誤差的傳播特性。針對衛(wèi)星碰撞概率估計及預警問題,基于三維高斯分布,推導衛(wèi)星碰撞概率表達式并簡化計算方法,將衛(wèi)星相遇期間的位置關(guān)系投影到相遇平面以實現(xiàn)降維運算。針對誤差信息不明確的問題,提出通過對最大碰撞概率進行分析解決,分析了相對位置、誤差標準差及聯(lián)合包絡半徑對碰撞概率的影響,推導了衛(wèi)星最大碰撞概率表達式。針對衛(wèi)星規(guī)避策略設(shè)計問題,首先從衛(wèi)星碰撞概率的閾值要求,分析衛(wèi)星危險閾值和期望閾值問題。從減小能量消耗的原則出發(fā),并結(jié)合最大碰撞概率的影響分析,設(shè)計基于最短機動距離的碰撞... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

空間可觀測物體數(shù)目增長圖

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-52-預警分析，根據(jù)實際情況進行衛(wèi)星防撞規(guī)避機動，實施衛(wèi)星規(guī)避策略。軟件通過相關(guān)xml配置文件完成初始化設(shè)置，軟件啟動后，碰撞預警與規(guī)避模塊接收用戶輸入信息，通過仿真模塊對衛(wèi)星進行仿真并給出仿真結(jié)果，將衛(wèi)星狀態(tài)信息存入數(shù)據(jù)庫，碰撞預警與規(guī)避模塊對數(shù)據(jù)分析計算，給出碰撞預警與規(guī)避機動結(jié)果。軟件輸出數(shù)據(jù)可以通過文字形式表示，也可以經(jīng)進一步處理通過圖表等形式表示。本軟件的主要硬件系統(tǒng)將需要若干臺工業(yè)計算機系統(tǒng)組成，若系統(tǒng)對實時性要求較高，其中實時仿真與顯示計算機可考慮采用實時仿真計算機，否則也可采用一般工業(yè)控制計算機。5.3衛(wèi)星防撞規(guī)避軟件應用5.3.1仿真軟件主界面衛(wèi)星防撞與避讓軟件主界面如圖5-2所示。軟件操作界面主要包括菜單欄、任務欄、參數(shù)設(shè)置欄等。在軟件主界面中，可以設(shè)置衛(wèi)星的位置誤差標準差，計算衛(wèi)星在空間的誤差傳播，分析衛(wèi)星誤差協(xié)方差傳播特性�？梢栽O(shè)置衛(wèi)星期望的安全碰撞閾值與危險碰撞閾值，危險碰撞閾值對決定衛(wèi)星是否發(fā)生規(guī)避機動決策起到關(guān)鍵的判斷作用，安全碰撞閾值決定衛(wèi)星經(jīng)過規(guī)避后與目標之間下降的碰撞概率，能夠間接影響到衛(wèi)星的機動速度和能量消耗。設(shè)置任務仿真時長和仿真步長，可以控制軟件的總的仿真時長和計算精度，仿真步長越小，計算精度也會隨之上升，計算時間也相應增加。設(shè)置任務籌劃時間，可以控制軟件仿真任務的運行區(qū)間。圖5-2仿真軟件主界面

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本文編號：3409115