航天器在軌服務(wù)技術(shù)作為航天領(lǐng)域一個新興的研究方向,在民用和軍用領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用價值,能夠有效的解決航天器運行可靠性、任務(wù)靈活性、可擴展性以及工作壽命不足等急需解決的問題,因此有必要開展航天器在軌服務(wù)技術(shù)的相關(guān)研究。本文以在軌加注這一典型的航天器在軌服務(wù)形式為背景,開展航天器在軌服務(wù)模式及其調(diào)度算法的研究。論文首先對研究中采用的三種軌道機動策略進行了分析,其中用Lambert軌道轉(zhuǎn)移和調(diào)相機動求解地球同步軌道航天器交會對接問題,用考慮J₂攝動項的軌道要素差分相對動力學(xué)方程求解近地近圓軌道航天器交會對接問題。其次,針對航天器在軌加注任務(wù)調(diào)度問題,以基于空間燃料站的“一對多”在軌加注模式和“多對多”在軌加注模式作為研究重點,開展單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化的加注調(diào)度問題研究,其中“多對多”模式的在軌加注任務(wù)以GEO軌道航天器作為目標(biāo)航天器,“一對多”模式的在軌加注任務(wù)以近地近圓軌道航天器作為目標(biāo)航天器。然后,根據(jù)兩種在軌加注模式的特點,確定各航天器之間的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合空間交會對接問題中航天器軌道轉(zhuǎn)移策略的特點,提煉出各航天器在軌加注任務(wù)模式的調(diào)度模型,在調(diào)度模型的構(gòu)建過... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

軌道快車計劃

圖 1.1 軌道快車計劃目的初步設(shè)想，軌道快車計劃任務(wù)的具體步驟包括：確定任務(wù)類型和對天器數(shù)目及部署方案的發(fā)送準(zhǔn)備與任務(wù)規(guī)劃階段；將 ASTRO 和物資存階段；在發(fā)射入軌后ASTRO將會根據(jù)地面提供的NEXTSat位置信息進 ASTRO 機動至 NEXTSat 附近時，其將會啟動近距離觀測器以獲取 NE信息；在獲取了位姿信息后，兩顆航天器將會采用直接捕獲對接的方式進行初始化準(zhǔn)備工作之后，ASTRO 就可以向 NEXTSat 進行燃料補給與完成在軌服務(wù)后，ASTRO 與 NEXTSat 分離，并進入停泊軌道待命；在TRO 與 CSC 交會對接，并從 CSC 上獲取燃料，ORU 等物質(zhì)，同時也為進行物質(zhì)補給后 ASTRO 可再次為目標(biāo)航天器執(zhí)行在軌服務(wù)作業(yè)，由此任務(wù)。

ATV 也采用了單元模塊化設(shè)計，將不同的艙段進行模塊化設(shè)計，然后對各單元模塊進行平行集成與測試，同時也為后續(xù)任務(wù)考慮，將航天器設(shè)計成可兼容不同的單元模塊，其單元模塊組裝示意如圖1.3所示[16-17]。在ATV成功完成貨運服務(wù)任務(wù)后，歐洲航天局將在此基礎(chǔ)上進行下一步的在軌服務(wù)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。他們將通過更換航天器單元模塊，使其能完成貨物及乘員返回、小型空間站駐留支持以及為環(huán)月軌道進行在軌服務(wù)等任務(wù)[16-17]。同時，ATV 在軍事領(lǐng)域還具有一定的潛力，可對己方航天器進行加注、維護等服務(wù)或者破壞敵方的軌道資源。圖 1.3 歐空局 ATV 項目我國的在軌服務(wù)技術(shù)研究尚處于起步階段，相較于美、歐等國家我國已屬于落后狀態(tài)。但隨著我國航天技術(shù)不斷地積累，自主對接等技術(shù)已取得大量成就，掌握了關(guān)鍵技術(shù)。隨著各國在軌服務(wù)試驗取得成功，國內(nèi)開始意識到在軌服務(wù)技術(shù)的重要性，隨著我國對航天器在軌加注技術(shù)研究的不斷深入

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種基于燃料站的可往返式在軌加注任務(wù)調(diào)度模型及優(yōu)化算法[J]. 朱嘯宇,喬兵,張慶展,靳永強,譚迎龍.  工程科學(xué)與技術(shù). 2017(S2)
[2]基于混合NSGA-Ⅱ的有硬時間窗的多目標(biāo)車輛路徑問題[J]. 吳天羿,劉建永,許繼恒,翁杰,昝良.  交通運輸系統(tǒng)工程與信息. 2014(02)
[3]在軌服務(wù)航天器任務(wù)指派問題[J]. 梁彥剛,王偉林.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2013(05)
[4]層次分析法權(quán)重計算方法分析及其應(yīng)用研究[J]. 鄧雪,李家銘,曾浩健,陳俊羊,趙俊峰.  數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識. 2012(07)
[5]深空環(huán)境下衛(wèi)星編隊飛行隊形重構(gòu)實時重規(guī)劃[J]. 黃海濱,馬廣富,莊宇飛,呂躍勇.  宇航學(xué)報. 2012(03)
[6]基于離散粒子群算法的航天器在軌服務(wù)任務(wù)分配問題研究[J]. 張琪新,孫富春,葉文,閔海波.  計算機測量與控制. 2011(11)
[7]多GEO衛(wèi)星接近觀測任務(wù)規(guī)劃[J]. 任仙海,楊樂平,朱彥偉.  飛行力學(xué). 2011(03)
[8]衛(wèi)星編隊隊形重構(gòu)避碰技術(shù)研究[J]. 劉瑩瑩,黃河,劉培玲,周軍.  飛行力學(xué). 2011(02)
[9]多用途軌道服務(wù)器模塊化設(shè)計方法研究[J]. 熊曉英,楊雷,方方,田坤黌.  載人航天. 2011(01)
[10]地球同步軌道衛(wèi)星群在軌加注任務(wù)規(guī)劃[J]. 歐陽琦,姚雯,陳小前.  宇航學(xué)報. 2010(12)

博士論文
[1]空間交會任務(wù)解析攝動分析與混合整數(shù)多目標(biāo)規(guī)劃方法[D]. 張進.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[2]層次分析法的若干問題研究及應(yīng)用[D]. 朱建軍.東北大學(xué) 2005

碩士論文
[1]層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)造問題[D]. 儲敏.南京理工大學(xué) 2005



本文編號：3326251