【摘要】：隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展,人類對(duì)太空的探索呈現(xiàn)出多方位,深層次的發(fā)展趨勢(shì)。航天器在在民用和軍事方面的地位日益提升,這也使得各國學(xué)者針對(duì)航天器的研究愈發(fā)火熱。航天器追逃問題有著其重要的實(shí)際意義,目前的研究往往在追逃機(jī)動(dòng)過程中忽略相對(duì)軌道傾角這一指標(biāo),導(dǎo)致追逃雙方距離滿足捕獲條件時(shí)相對(duì)軌道傾角依然有可能較大,追方仍不能捕獲逃方。本文將相對(duì)軌道傾角這一指標(biāo)引入機(jī)動(dòng)過程的優(yōu)化中,并開展對(duì)多航天器追逃問題的研究。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的C-W方程不能直觀地反映相對(duì)軌道傾角,本文基于C-W方程推導(dǎo)航天器間相對(duì)軌道的表達(dá)式并將其引入到可以描述航天器間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道根數(shù)中。為解決航天器在追逃過程中同時(shí)優(yōu)化相對(duì)距離、相對(duì)軌道傾角兩項(xiàng)重要指標(biāo),同時(shí)避免微分對(duì)策法中復(fù)雜的模型構(gòu)建、約束量的增加所帶來求解的困難,本文基于評(píng)分函數(shù)法建立航天器的機(jī)動(dòng)策略。針對(duì)此機(jī)動(dòng)策略,編寫程序?qū)崿F(xiàn)其算法功能,并進(jìn)行算例仿真。以二追一逃問題、三方相互追逃問題、一追兩逃問題為例,開展了多航天器追逃問題的研究。構(gòu)建多航天器間的評(píng)分函數(shù)及相應(yīng)的機(jī)動(dòng)策略。設(shè)計(jì)航天器的機(jī)動(dòng)策略和機(jī)動(dòng)方案后進(jìn)行算例仿真和對(duì)比。對(duì)于一對(duì)一追逃問題,在雙方不同相對(duì)位置關(guān)系下進(jìn)行仿真對(duì)比,可以得知:在引入軌道傾角作為機(jī)動(dòng)過程中的另一個(gè)優(yōu)化項(xiàng)后,追方在期望縮小相對(duì)距離的同時(shí)也兼顧縮小相對(duì)軌道傾角,本文提出的機(jī)動(dòng)方案有一定的實(shí)際意義。對(duì)于二追一逃問題通過仿真,可以得知:多航天器進(jìn)行攔截任務(wù)時(shí)整體的攔截效率要高于航天器進(jìn)行一對(duì)一攔截。攔截效率的提高表現(xiàn)在攔截時(shí)間的縮短、最小相對(duì)距離以及相對(duì)軌道傾角的減小。在多航天器進(jìn)行攔截時(shí),某個(gè)航天器的攔截效率可能降低,但逃方在多航天器攔截時(shí)因其要考慮來自兩個(gè)追方航天器帶來的影響,故加大了其逃逸的難度。兩追方航天器在整個(gè)追逃過程中可以更好的使逃方處于不利地位,從而可以更好的完成捕獲任務(wù)。通過仿真對(duì)比可以說明多航天器進(jìn)行攔截的工程實(shí)用性。對(duì)于三方相互追逃問題,使得追方在追捕逃方的同時(shí)還需躲避防御衛(wèi)星的追捕,其不能按原最優(yōu)機(jī)動(dòng)方案對(duì)逃方進(jìn)行追捕,通過仿真對(duì)比可以說明引入防御航天器可以有效降低追方的追捕效率。對(duì)于一追兩逃問題,追方要同時(shí)追捕兩個(gè)逃方,通過仿真說明追方機(jī)動(dòng)能力不明顯占優(yōu)時(shí),追方不能完成追捕。
【圖文】：

圖2-3 x y 平面內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道根數(shù)的幾何描述運(yùn)動(dòng)軌道根數(shù)的幾何描述如圖 2-3 所示，定義面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)：相對(duì)運(yùn)動(dòng)為橢圓運(yùn)動(dòng)，橢圓的半 , )r rx y ，航天器的近拱點(diǎn)為 P ，，其沿橢圓運(yùn)動(dòng)的瞬

x-z平面內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道根數(shù)(ROE)的幾動(dòng)軌道根數(shù)的幾何描述如圖 2-4 所刻0t 時(shí)在初始位置0D ，t 時(shí)刻在位。過點(diǎn) 做垂直于 z 軸的虛線交圓于點(diǎn)G 。角 表示以 C 為頂點(diǎn)， C
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V448.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2699851