隨著人類(lèi)進(jìn)入太空活動(dòng)日趨頻繁,各類(lèi)航天任務(wù)都有著不同的需求。其中對(duì)空間非合作目標(biāo)的接近任務(wù),可以被廣泛應(yīng)用于空間目標(biāo)監(jiān)視、在軌服務(wù)和空間對(duì)抗等方面,具有十分重要的意義與價(jià)值。本文據(jù)此作為研究背景,重點(diǎn)對(duì)空間非合作目標(biāo)的接近制導(dǎo)方法及相關(guān)的控制方式進(jìn)行了研究。飛行器運(yùn)動(dòng)模型建立。文中建立了一套坐標(biāo)體系,并對(duì)追蹤飛行器與目標(biāo)飛行器運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模,實(shí)現(xiàn)了對(duì)追蹤飛行器位置和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的建模和對(duì)目標(biāo)飛行器位置運(yùn)動(dòng)的建模。姿態(tài)控制研究。穩(wěn)定可靠的姿態(tài)控制是實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)控制的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)中,中制導(dǎo)和末制導(dǎo)過(guò)程都采用了基于四元數(shù)的姿態(tài)控制方法。這種方法能夠有效避免奇異問(wèn)題。中制導(dǎo)過(guò)程中的軌道修正需要結(jié)合特定姿態(tài),進(jìn)行大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng);末制導(dǎo)過(guò)程則要求姿態(tài)精準(zhǔn)能夠跟蹤視線角。針對(duì)中、末制導(dǎo)過(guò)程中姿態(tài)變化的不同特點(diǎn),分別進(jìn)行了指令設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的方法能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的姿態(tài)控制。接近空間非合作目標(biāo)制導(dǎo)方法的研究。該方法應(yīng)用在末制導(dǎo)過(guò)程中,需要依靠導(dǎo)引頭提供的視線信息進(jìn)行制導(dǎo)。該部分首先建立了追蹤飛行器和目標(biāo)飛行器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型,其次從不同角度設(shè)計(jì)了兩種接近制導(dǎo)方法,一種方法是通過(guò)接近點(diǎn)與目標(biāo)的位置關(guān)... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

美國(guó)SBSS任務(wù)構(gòu)想圖

杲?刑講夂?編目管理[7]。歐空局也于2006年宣布要成立自己的空間目標(biāo)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，提出建設(shè)未來(lái)空間監(jiān)視系統(tǒng)（ESSS）的規(guī)劃和方案。方案中包括了對(duì)地基低地球軌道目標(biāo)、地球同步軌道目標(biāo)和中地球軌道目標(biāo)的探測(cè)監(jiān)視等[5]。很多國(guó)家盡管并不具備這樣的監(jiān)測(cè)實(shí)力，但仍能夠通過(guò)地面遙測(cè)設(shè)備對(duì)一些中低軌道的衛(wèi)星進(jìn)行偵測(cè)。但是對(duì)于在中、高軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，比如地球同步軌道衛(wèi)星，就無(wú)法通過(guò)地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視。所以就需要通過(guò)追蹤飛行器等天基平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)近距離偵測(cè)目標(biāo)飛行器，以獲取更加詳盡的信息。圖1-1美國(guó)SBSS任務(wù)構(gòu)想圖圖1-2俄羅斯地基空間監(jiān)視系統(tǒng)國(guó)外面向非合作目標(biāo)的典型航天任務(wù)包括美國(guó)空軍的試驗(yàn)衛(wèi)星系列計(jì)劃

、繞飛等試驗(yàn)，演示驗(yàn)證了其空間監(jiān)視跟蹤的能力[5]。由DARPA和美國(guó)空軍聯(lián)合實(shí)施的微衛(wèi)星技術(shù)試驗(yàn)（MiTEx），于2006年將系統(tǒng)發(fā)射進(jìn)入地球同步軌道，并成功在2008年對(duì)一枚在軌失靈的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星進(jìn)行在軌接近檢查[9]。2014年11月12日，羅塞塔衛(wèi)星釋放了登陸器“菲萊(Philae)”，準(zhǔn)備對(duì)67P彗星實(shí)施星面軟著陸。因?yàn)?7P彗星自旋速度快并且其表面地形復(fù)雜，而且羅塞塔衛(wèi)星本身并不具備成熟的非合作目標(biāo)接近制導(dǎo)和交會(huì)技術(shù)，致使著陸器降落在一個(gè)懸崖下方，無(wú)法獲得充足的光照，電力供應(yīng)不足，也影響到了相關(guān)探測(cè)任務(wù)的開(kāi)展。圖1-3XSS-11衛(wèi)星圖1-4羅塞塔衛(wèi)星與登陸器國(guó)外學(xué)者對(duì)空間非合作目標(biāo)的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制問(wèn)題開(kāi)展了許多研究。JulieK.Thienel等人[10]提出一種對(duì)非合作目標(biāo)的非線性估計(jì)算法，并將估計(jì)結(jié)果應(yīng)用到追蹤飛行器的軌道控制中，該方法在對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在軌維修服務(wù)的任務(wù)中成功進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并取得成功。LeonordeMijolla等人[10]針對(duì)空間非合作目標(biāo)接近問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種協(xié)方差分析工具，將跟蹤飛行器上面的多種傳感器信息整合，更好的發(fā)現(xiàn)、追蹤目標(biāo)飛行器。文獻(xiàn)[12]中MehreganDor和PanagiotisTsiotras將已經(jīng)在地面機(jī)器人上運(yùn)用成熟的ORB-SLAM視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到空間非合作目標(biāo)交會(huì)中。GaryM.Goff等人[13]針對(duì)空間非合作衛(wèi)星的接近提出了一種仿真算法，可以適當(dāng)調(diào)整追蹤飛行器的操作類(lèi)型、跟蹤天線性能、天線覆蓋范圍等參數(shù)，來(lái)靈活適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。整體來(lái)看，美國(guó)和歐盟在空間非合作目標(biāo)接近跟蹤的研究中占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)在空間合作目標(biāo)領(lǐng)域已經(jīng)取得眾多實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，相關(guān)技術(shù)也已經(jīng)成功完成在軌驗(yàn)證，但是針對(duì)空間非合作目標(biāo)的一系列研究仍處于關(guān)鍵技術(shù)突

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]國(guó)外空間目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀研究[J]. 王雪瑤.  航天器工程. 2018(03)
[3]飛行器偏置制導(dǎo)律研究[J]. 高靜,金玉華.  現(xiàn)代防御技術(shù). 2017(06)
[4]天基空間目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王曉海.  衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò). 2017(11)
[5]面向空間非合作目標(biāo)附著的制導(dǎo)控制律設(shè)計(jì)[J]. 郭聰,陳楊,貝超.  現(xiàn)代防御技術(shù). 2017(05)
[6]非合作目標(biāo)接近與跟蹤的低復(fù)雜度預(yù)設(shè)性能控制[J]. 殷澤陽(yáng),羅建軍,魏才盛,袁建平.  宇航學(xué)報(bào). 2017(08)
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[8]空間非合作目標(biāo)近程自主跟蹤的全局魯棒最優(yōu)滑�？刂蒲芯縖J]. 王洪宇,楊雪勤,貢鑫.  上海航天. 2017(03)
[9]一種適用于紅外制導(dǎo)彈藥的偏置比例導(dǎo)引律[J]. 王廣帥,林德福,范世鵬,臧路堯.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2016(10)
[10]A novel biased proportional navigation guidance law for close approach phase[J]. Su Wenshan,Yao Dangnai,Li Kebo,Chen Lei.  Chinese Journal of Aeronautics. 2016(01)

博士論文
[1]空間非合作漂旋目標(biāo)的逼近與跟蹤控制[D]. 韓飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]航天器近距離相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃與控制研究[D]. 朱彥偉.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[3]空間非合作目標(biāo)飛行器在軌交會(huì)控制研究[D]. 張立佳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]空間非合作目標(biāo)角速度估計(jì)方法研究[D]. 邢景儀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于DirectX的飛行器飛行仿真虛擬環(huán)境設(shè)計(jì)與測(cè)試[D]. 高毓玲.南京航空航天大學(xué) 2019
[3]航天器飛行可視化通用框架研究[D]. 謝守國(guó).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[4]基于伴隨方法的偏置導(dǎo)引末制導(dǎo)特性分析[D]. 張趙浩然.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]基于STK的空間目標(biāo)飛行可視化仿真[D]. 戴俊.西安電子科技大學(xué) 2014
[6]非合作航天器相對(duì)軌道機(jī)動(dòng)控制研究[D]. 張凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]近旁飛越航天器末制導(dǎo)方法研究[D]. 李廣華.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



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