面向超近編隊的位姿一體化建模與控制
發(fā)布時間：2020-12-27 21:52
合成孔徑雷達的超近編隊成像系統(tǒng)是現(xiàn)今使用者常用的遙測系統(tǒng)。其全天時、全天候獲得地面高分辨率圖像的特性,使其在軍用和民用方面具有廣泛的應用。因此世界各國的研究學者都投入了大量精力進行了相關研究,并取得了豐碩的研究成果。傳統(tǒng)的基于對偶四元數(shù)的航天器軌道和姿態(tài)動力學建模與控制是以交會對接為背景,針對雙航天器相對運動的需求推導出相關模型及控制器。但對于超近編隊航天器的超近編隊的姿軌一體化建模與控制,上述算法存在一定的局限性。針對上述問題,本學位論文深入研究了多航天器軌道與姿態(tài)一體化動力學建模方法、一體化控制方法,主要包括以下幾個方面的工作:針對航天器軌道與姿態(tài)的一體化動力學建模問題,選擇對偶四元數(shù)這一數(shù)學工具,以雙航天器編隊飛行為背景,用一體化的方式描述雙航天器在軌運行時的軌道運動與姿態(tài)運動,重新推導并驗證雙航天器相對運動模型的正確性�；陔p航天器編隊模型考慮了多航天器間的坐標變換策略,并推導了空間三個剛體衛(wèi)星組成的超近編隊的相對位姿一體化動力學模型;同時拓展到多個剛體航天器的超近編隊構型;形成了多星超近編隊合成孔徑雷達成像系統(tǒng)的姿軌一體化動力學與運動學模型。采用Matlab與STK結合的方式...
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
美國STRM系統(tǒng)
第1章緒論5圖1.3德國的SAR-Lupe衛(wèi)星加拿大在星載合成孔徑成像雷達的研究主要集中在海洋方面，先后發(fā)射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋觀測衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星采用C波段有源相控陣體制。RADARSAT-2的分辨率達到3米，是目前適用于海洋應用的性能最好的SAR系統(tǒng)。如圖1.4為加拿大的RADARSAT-2。圖1.4加拿大的RADARSAT-2從國外合成孔徑成像雷達系統(tǒng)的論證、演示驗證和初步實施可以看出[7]：基于衛(wèi)星編隊的天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)，可以便捷的選取推掃成像的區(qū)域，同時可以對觀測對象進行三維探測，形成三個維度的成像數(shù)據(jù)。對于地面上移動速度較慢的觀測目標，合成孔徑雷達可以實現(xiàn)對其的檢測任務。單星合成孔徑雷達已經(jīng)可以實現(xiàn)獨立的觀測能力，并且穩(wěn)定性較高，抗干擾和抗毀壞能力較強。從動力學、控制的角度看，多星超近編隊構成的合成孔徑成像雷達系統(tǒng)具有以下特點：1)編隊衛(wèi)星的數(shù)量較多，距離較近。天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)由三顆或多顆衛(wèi)星組成編隊，且各星之間的相對距離較近。傳統(tǒng)針對兩衛(wèi)星組成的編隊動力學和控制方法難以適用于超近編隊合成孔徑雷達成像系統(tǒng)。
第1章緒論5圖1.3德國的SAR-Lupe衛(wèi)星加拿大在星載合成孔徑成像雷達的研究主要集中在海洋方面，先后發(fā)射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋觀測衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星采用C波段有源相控陣體制。RADARSAT-2的分辨率達到3米，是目前適用于海洋應用的性能最好的SAR系統(tǒng)。如圖1.4為加拿大的RADARSAT-2。圖1.4加拿大的RADARSAT-2從國外合成孔徑成像雷達系統(tǒng)的論證、演示驗證和初步實施可以看出[7]：基于衛(wèi)星編隊的天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)，可以便捷的選取推掃成像的區(qū)域，同時可以對觀測對象進行三維探測，形成三個維度的成像數(shù)據(jù)。對于地面上移動速度較慢的觀測目標，合成孔徑雷達可以實現(xiàn)對其的檢測任務。單星合成孔徑雷達已經(jīng)可以實現(xiàn)獨立的觀測能力，并且穩(wěn)定性較高，抗干擾和抗毀壞能力較強。從動力學、控制的角度看，多星超近編隊構成的合成孔徑成像雷達系統(tǒng)具有以下特點：1)編隊衛(wèi)星的數(shù)量較多，距離較近。天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)由三顆或多顆衛(wèi)星組成編隊，且各星之間的相對距離較近。傳統(tǒng)針對兩衛(wèi)星組成的編隊動力學和控制方法難以適用于超近編隊合成孔徑雷達成像系統(tǒng)。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]服務航天器超近程逼近失控目標的建模與控制[J]. 靳永強,張慶展,康志宇,唐平. 中國空間科學技術. 2015(03)
[2]追蹤器本體坐標系下航天器姿軌一體化控制律設計[J]. 廖飛,季海波,解永春. 控制與決策. 2015(09)
[3]一組新的四元數(shù)軌道要素建模方法[J]. 曹靜,袁建平,羅建軍. 中國空間科學技術. 2013(05)
[4]多星編隊飛行的分散式耦合控制技術研究[J]. 高有濤,徐波,陸宇平. 宇航學報. 2012(09)
[5]航天器姿軌耦合非線性同步控制[J]. 鐵鈺嘉,楊偉,岳曉奎. 計算機仿真. 2012(03)
[6]航天器姿軌耦合自適應同步控制[J]. 鐵鈺嘉,楊偉,岳曉奎. 西北工業(yè)大學學報. 2012(01)
[7]描述人造地球衛(wèi)星軌道的四元數(shù)法[J]. 范奎武. 航天控制. 2011(06)
[8]基于Theta-D次優(yōu)控制器設計的相對姿軌耦合控制[J]. 朱志斌,李果,何英姿,魏春嶺. 現(xiàn)代防御技術. 2011(02)
[9]基于航天器姿軌耦合模型的非線性前饋控制[J]. 鐵鈺嘉,岳曉奎,曹靜. 中國空間科學技術. 2010(06)
[10]空間機器人抓捕任務的六自由度同步控制逼近策略[J]. 朱彥偉,楊樂平. 國防科技大學學報. 2009(06)
博士論文
[1]航天器姿軌一體化動力學建模、控制與導航方法研究[D]. 王劍穎.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]航天器近距離運動的魯棒姿軌聯(lián)合控制[D]. 張烽.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]衛(wèi)星編隊飛行動力學建模與控制技術研究[D]. 高有濤.南京航空航天大學 2010
[4]航天器近距離相對運動軌跡規(guī)劃與控制研究[D]. 朱彥偉.國防科學技術大學 2009
[5]衛(wèi)星編隊飛行隊形控制與重構技術研究[D]. 劉劍鋒.哈爾濱工業(yè)大學 2008
碩士論文
[1]撓性航天器的姿態(tài)機動與跟蹤控制研究[D]. 劉旺魁.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]航天器交會對接近距離姿軌一體化控制方法研究[D]. 姜博嚴.中國民航大學 2014
[3]微小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)研究[D]. 謝祥華.南京航空航天大學 2007
本文編號：2942554
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
美國STRM系統(tǒng)
第1章緒論5圖1.3德國的SAR-Lupe衛(wèi)星加拿大在星載合成孔徑成像雷達的研究主要集中在海洋方面，先后發(fā)射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋觀測衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星采用C波段有源相控陣體制。RADARSAT-2的分辨率達到3米，是目前適用于海洋應用的性能最好的SAR系統(tǒng)。如圖1.4為加拿大的RADARSAT-2。圖1.4加拿大的RADARSAT-2從國外合成孔徑成像雷達系統(tǒng)的論證、演示驗證和初步實施可以看出[7]：基于衛(wèi)星編隊的天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)，可以便捷的選取推掃成像的區(qū)域，同時可以對觀測對象進行三維探測，形成三個維度的成像數(shù)據(jù)。對于地面上移動速度較慢的觀測目標，合成孔徑雷達可以實現(xiàn)對其的檢測任務。單星合成孔徑雷達已經(jīng)可以實現(xiàn)獨立的觀測能力，并且穩(wěn)定性較高，抗干擾和抗毀壞能力較強。從動力學、控制的角度看，多星超近編隊構成的合成孔徑成像雷達系統(tǒng)具有以下特點：1)編隊衛(wèi)星的數(shù)量較多，距離較近。天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)由三顆或多顆衛(wèi)星組成編隊，且各星之間的相對距離較近。傳統(tǒng)針對兩衛(wèi)星組成的編隊動力學和控制方法難以適用于超近編隊合成孔徑雷達成像系統(tǒng)。
第1章緒論5圖1.3德國的SAR-Lupe衛(wèi)星加拿大在星載合成孔徑成像雷達的研究主要集中在海洋方面，先后發(fā)射了RADARSAT-1，RADARSAT-2海洋觀測衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星采用C波段有源相控陣體制。RADARSAT-2的分辨率達到3米，是目前適用于海洋應用的性能最好的SAR系統(tǒng)。如圖1.4為加拿大的RADARSAT-2。圖1.4加拿大的RADARSAT-2從國外合成孔徑成像雷達系統(tǒng)的論證、演示驗證和初步實施可以看出[7]：基于衛(wèi)星編隊的天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)，可以便捷的選取推掃成像的區(qū)域，同時可以對觀測對象進行三維探測，形成三個維度的成像數(shù)據(jù)。對于地面上移動速度較慢的觀測目標，合成孔徑雷達可以實現(xiàn)對其的檢測任務。單星合成孔徑雷達已經(jīng)可以實現(xiàn)獨立的觀測能力，并且穩(wěn)定性較高，抗干擾和抗毀壞能力較強。從動力學、控制的角度看，多星超近編隊構成的合成孔徑成像雷達系統(tǒng)具有以下特點：1)編隊衛(wèi)星的數(shù)量較多，距離較近。天基大型合成孔徑雷達成像系統(tǒng)由三顆或多顆衛(wèi)星組成編隊，且各星之間的相對距離較近。傳統(tǒng)針對兩衛(wèi)星組成的編隊動力學和控制方法難以適用于超近編隊合成孔徑雷達成像系統(tǒng)。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]服務航天器超近程逼近失控目標的建模與控制[J]. 靳永強,張慶展,康志宇,唐平. 中國空間科學技術. 2015(03)
[2]追蹤器本體坐標系下航天器姿軌一體化控制律設計[J]. 廖飛,季海波,解永春. 控制與決策. 2015(09)
[3]一組新的四元數(shù)軌道要素建模方法[J]. 曹靜,袁建平,羅建軍. 中國空間科學技術. 2013(05)
[4]多星編隊飛行的分散式耦合控制技術研究[J]. 高有濤,徐波,陸宇平. 宇航學報. 2012(09)
[5]航天器姿軌耦合非線性同步控制[J]. 鐵鈺嘉,楊偉,岳曉奎. 計算機仿真. 2012(03)
[6]航天器姿軌耦合自適應同步控制[J]. 鐵鈺嘉,楊偉,岳曉奎. 西北工業(yè)大學學報. 2012(01)
[7]描述人造地球衛(wèi)星軌道的四元數(shù)法[J]. 范奎武. 航天控制. 2011(06)
[8]基于Theta-D次優(yōu)控制器設計的相對姿軌耦合控制[J]. 朱志斌,李果,何英姿,魏春嶺. 現(xiàn)代防御技術. 2011(02)
[9]基于航天器姿軌耦合模型的非線性前饋控制[J]. 鐵鈺嘉,岳曉奎,曹靜. 中國空間科學技術. 2010(06)
[10]空間機器人抓捕任務的六自由度同步控制逼近策略[J]. 朱彥偉,楊樂平. 國防科技大學學報. 2009(06)
博士論文
[1]航天器姿軌一體化動力學建模、控制與導航方法研究[D]. 王劍穎.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]航天器近距離運動的魯棒姿軌聯(lián)合控制[D]. 張烽.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]衛(wèi)星編隊飛行動力學建模與控制技術研究[D]. 高有濤.南京航空航天大學 2010
[4]航天器近距離相對運動軌跡規(guī)劃與控制研究[D]. 朱彥偉.國防科學技術大學 2009
[5]衛(wèi)星編隊飛行隊形控制與重構技術研究[D]. 劉劍鋒.哈爾濱工業(yè)大學 2008
碩士論文
[1]撓性航天器的姿態(tài)機動與跟蹤控制研究[D]. 劉旺魁.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]航天器交會對接近距離姿軌一體化控制方法研究[D]. 姜博嚴.中國民航大學 2014
[3]微小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)研究[D]. 謝祥華.南京航空航天大學 2007
本文編號：2942554
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