近幾年稀疏孔徑傳感和恒星干涉測量等技術(shù)愈發(fā)成熟,是合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星編隊研究熱點(diǎn)之一。通過SAR衛(wèi)星編隊可實(shí)現(xiàn)地面移動目標(biāo)識別、增強(qiáng)圖像分辨率、獲得高程數(shù)字模型等。小型化、高分辨率、寬測繪帶是未來SAR衛(wèi)星編隊的發(fā)展方向。SAR衛(wèi)星可通過適當(dāng)?shù)年嚵惺瓜到y(tǒng)成本降到最低,其分布式編隊結(jié)構(gòu)在空間系統(tǒng)設(shè)計上具有變革性創(chuàng)新。因此,針對SAR衛(wèi)星編隊問題,本文主要研究內(nèi)容如下:考慮J₂攝動以及主星軌道要素隨時間的變化,建立較為精確的非線性動力學(xué)模型,并分析線性C-W方程和非線性模型的周期性相對運(yùn)動和能量匹配運(yùn)動。基于序列凸優(yōu)化方法解決多衛(wèi)星編隊隊形重構(gòu)軌跡規(guī)劃問題,利用中心法、串行去中心法和并行去中心法凸化重構(gòu)過程涉及的碰撞規(guī)避約束,并對比小型編隊和大型編隊的計算時間和燃料消耗情況。仿真得出,對于大型編隊問題,并行去中心法的求解時間最短,燃料消耗最少。為緩解衛(wèi)星之間的通信負(fù)擔(dān),減少對偶變量維數(shù),基于對偶分解法設(shè)計了分布式衛(wèi)星編隊系統(tǒng)。針對對偶分解中心法求解時間長,對偶變量維數(shù)大的問題,將編隊設(shè)計為分布式系統(tǒng),減少計算時間與對偶變量維數(shù),減輕衛(wèi)星通信壓力。為減弱外界干擾... 

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

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

TanDEM-X在軌飛行示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-圖1-1Cartwheel在軌飛行示意圖由于Cartwheel計劃設(shè)想的是每顆小衛(wèi)星只用作接收，用一個傳統(tǒng)在軌大衛(wèi)星發(fā)射信號，主要任務(wù)是在接收衛(wèi)星的生命周期內(nèi)對陸地表面進(jìn)行全球覆蓋。星座的工作程序?qū)⒁砸粋€重復(fù)的周期模式為基礎(chǔ)，每個軌道有三個相位，大部分軌道將維持小的、固定的太陽系朝向太陽的方向。法國宇航局(CNES)的研究人員分析，在考慮各種誤差的情況下，Cartwheel聯(lián)合ASAR微波雷達(dá)傳感器得出的測高精度優(yōu)于4m。2009年又有學(xué)者討論了交軌鐘擺、順軌干涉車輪和干涉車輪—鐘擺相結(jié)合的編隊構(gòu)型，認(rèn)為在只有２個接收小衛(wèi)星的情況下，交軌鐘擺式編隊構(gòu)型較好，可提供周期性變化的交軌基線長度和穩(wěn)定的順軌基線；如果可有３個接收小衛(wèi)星，則干涉車輪—鐘擺相結(jié)合的編隊構(gòu)型更具有靈活性[10]，該計劃自2010年以來的報道非常少，目前停留在方案階段。3.TerraSAR-X任務(wù)TerraSAR-X(TSX)和它的雙星TanDEM-X(TDX)是兩顆提供高分辨率SAR圖像的德國雷達(dá)衛(wèi)星。它們分別于2007年6月和2010年6月發(fā)射升空，用于兩項主要任務(wù)：單站采集多模X波段數(shù)據(jù)，以監(jiān)測地球表面的科學(xué)和商業(yè)用途（TerraSAR-X任務(wù)）和生成在12m×12m水平取樣時高度精度優(yōu)于2m的全球數(shù)字高程模型(DEM)[11]。圖1-2TanDEM-X在軌飛行示意圖TerraSAR-X和TanDEM-X不依賴于天氣條件能可靠地獲取高分辨率和寬測繪帶的雷達(dá)圖像。這兩顆衛(wèi)星幾乎完全相同，以六種不同的工作模式運(yùn)行，在地球觀測中有著廣泛的應(yīng)用。

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9t104-1-0.50x(m)C-W方程J2 攝動0 1 2 3 4 5 6 7 8 9t10410001050y(m)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9t104-0.500.51z(m) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9t104-505vx(m)10-4C-W方程J2 攝動0 1 2 3 4 5 6 7 8 9t104-101vy(m)10-30 1 2 3 4 5 6 7 8 9t104-101vz(m)10-3 a) 相對位置 b) 相對速度 圖 2-4 非線性修正后的位置與速度

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]多航天器編隊姿態(tài)協(xié)同控制算法研究[D]. 張健.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]編隊飛行航天器有限時間協(xié)同控制[D]. 郭永.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]多航天器編隊飛行分布式協(xié)同控制[D]. 鄭重.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]多角度SAR成像及特征提取[D]. 周漢飛.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[6]航天器編隊飛行分布式協(xié)同控制方法研究[D]. 周稼康.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[7]衛(wèi)星編隊飛行隊形控制與重構(gòu)技術(shù)研究[D]. 劉劍鋒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[8]編隊衛(wèi)星周期性相對運(yùn)動軌道設(shè)計與構(gòu)形保持研究[D]. 杏建軍.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]J2攝動下的衛(wèi)星編隊隊形重構(gòu)與隊形保持方法研究[D]. 崔文豪.哈爾濱工程大學(xué) 2019
[2]基于終端滑模理論的多航天器編隊有限時間姿態(tài)協(xié)同控制[D]. 程曉梅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]衛(wèi)星編隊的姿態(tài)協(xié)同控制及其優(yōu)化設(shè)計[D]. 王也.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]編隊衛(wèi)星碰撞風(fēng)險評估及安全控制研究[D]. 張東青.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3346466