本文關(guān)鍵詞：編隊衛(wèi)星碰撞風(fēng)險評估及安全控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：編隊衛(wèi)星技術(shù)是航天技術(shù)發(fā)展的一個前沿方向,而圍繞衛(wèi)星編隊的碰撞規(guī)避問題是一個重要難題。本論文以衛(wèi)星編隊為研究對象,從編隊衛(wèi)星相對運動模型描述出發(fā),在此基礎(chǔ)上完成編隊衛(wèi)星碰撞風(fēng)險評估,并對編隊衛(wèi)星碰撞規(guī)避問題進(jìn)行了研究。使用基于相對E/I矢量推導(dǎo)了衛(wèi)星編隊的相對運動模型,并進(jìn)行了攝動情況下的構(gòu)型變化分析。對初始的導(dǎo)航誤差在基于相對E/I矢量的相對運動模型下的傳導(dǎo)特性進(jìn)行分析,該分析方法較之CW方程下的傳導(dǎo)分析更為簡潔直觀。通過加入J2攝動項,提高了以前分析模型的精度,使得對誤差協(xié)方差矩陣的長時間預(yù)測更加準(zhǔn)確真實。利用概率理論完成了基于概率積分的碰撞風(fēng)險評估,為碰撞事件預(yù)測和規(guī)避規(guī)劃提供了評判標(biāo)準(zhǔn)。討論了空間碎片規(guī)避的短期回避策略和中期回避策略,針對短期回避問題,提出了一種適用于碎片規(guī)避的基于梯度下降法的規(guī)避方法,使將機(jī)動之后的位置沿著預(yù)計碰撞點的碰撞概率密度函數(shù)的負(fù)梯度方向偏移。對于短期制導(dǎo)過程中各項誤差對制導(dǎo)精度的影響,提出了一種基于誤差校正的優(yōu)化方法。通過對算例進(jìn)行仿真分析,驗證了方法的可行性。針對編隊衛(wèi)星間的碰撞規(guī)避問題,提出了一種有效的機(jī)動控制方法。首先對目標(biāo)設(shè)定橢球狀的碰撞區(qū)域,對于初始時刻在碰撞區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星,通過機(jī)動使伴飛衛(wèi)星離開該碰撞區(qū)域。同時對最終時刻的衛(wèi)星的跡向漂移速度加以限制,防止構(gòu)型的過度發(fā)散。在衛(wèi)星離開碰撞區(qū)域后,為保證垂直跡向的平面上的安全距離,需要對垂直跡向的平面上的距離加以限制。最終結(jié)合這些約束條件,就燃料消耗最少的目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：編隊衛(wèi)星 碰撞概率 空間碎片 防碰撞 協(xié)方差矩陣
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2;V528
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 編隊飛行應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 相對運動動力學(xué)及軌道構(gòu)型設(shè)計研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 航天器與空間碎片碰撞問題研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.4 編隊衛(wèi)星碰撞問題研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 相關(guān)基礎(chǔ)理論18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 坐標(biāo)系定義18
• 2.3 基于相對E/I矢量的動力學(xué)建模18-26
• 2.3.1 相對E/I矢量描述19-20
• 2.3.2 基于E/I矢量的無攝動相對動力學(xué)建模20
• 2.3.3 攝動情況下基于E/I矢量的相對動力學(xué)建模20-26
• 2.4 基于誤差橢球的概率分析26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于概率分析的編隊衛(wèi)星碰撞風(fēng)險評估29-52
• 3.1 引言29
• 3.2 空間目標(biāo)與編隊衛(wèi)星碰撞概率分析29-39
• 3.2.1 空間目標(biāo)碰撞預(yù)警的解析方法29-35
• 3.2.2 基于概率橢球的碰撞風(fēng)險分析35-39
• 3.3 編隊衛(wèi)星間碰撞概率分析39-50
• 3.3.1 基于相對E/I矢量平行配置的安全性設(shè)計39-43
• 3.3.2 基于E/I矢量模型的誤差傳遞特性43-45
• 3.3.3 基于三維橢球的星間碰撞概率計算45-46
• 3.3.4 仿真結(jié)果及分析46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第4章 針對空間碎片的碰撞規(guī)避策略52-63
• 4.1 引言52-53
• 4.2 基于梯度下降法的短期回避策略53-60
• 4.2.1 導(dǎo)航誤差引起的制導(dǎo)誤差55
• 4.2.2 攝動力引起的誤差55-56
• 4.2.3 控制誤差引起的誤差56-57
• 4.2.4 基于誤差校正的控制方法57
• 4.2.5 算例57-60
• 4.3 中期回避策略60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 編隊衛(wèi)星內(nèi)部的碰撞規(guī)避策略63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 長期運行過程中的構(gòu)型安全性63-64
• 5.2.1 構(gòu)型約束63
• 5.2.2 任務(wù)約束63-64
• 5.2.3 防御性約束64
• 5.2.4 技術(shù)約束64
• 5.3 故障模式下編隊碰撞規(guī)避控制64-72
• 5.3.1 故障因素65
• 5.3.2 規(guī)避機(jī)動控制65-71
• 5.3.3 徑向推力缺失時的規(guī)避機(jī)動控制71-72
• 5.4 仿真算例72-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果82-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 安雪瀅,楊樂平,張為華,郗曉寧;大橢圓軌道航天器編隊飛行相對運動分析[J];國防科技大學(xué)學(xué)報;2005年02期

2 林來興;;分布式小衛(wèi)星系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用前景[J];航天器工程;2010年01期

3 白顯宗;陳磊;張翼;唐國金;;空間目標(biāo)碰撞預(yù)警技術(shù)研究綜述[J];宇航學(xué)報;2013年08期

4 張?zhí)炱?周昊澄;孫小菁;王小永;;小衛(wèi)星領(lǐng)域應(yīng)用電推進(jìn)技術(shù)的評述[J];真空與低溫;2014年04期

  本文關(guān)鍵詞：編隊衛(wèi)星碰撞風(fēng)險評估及安全控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：401002