本文關(guān)鍵詞：環(huán)繞類地行星的典型應(yīng)用軌道研究

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【摘要】：環(huán)繞軌道是對類地行星進(jìn)行近距離連續(xù)觀測的首選軌道。本文主要以類地行星的環(huán)繞軌道為背景,研究了軌道攝動、人工軌道、攝動對編隊(duì)軌道構(gòu)形影響和應(yīng)用軌道優(yōu)化等四個方面的內(nèi)容。論文首先采用軌道攝動理論對航天器環(huán)繞類地行星的軌道運(yùn)動進(jìn)行了分析,比較了環(huán)繞水星、金星、地球和火星的航天器所受的主要攝動力。同時,針對太陽同步軌道、臨界軌道、凍結(jié)軌道等典型應(yīng)用軌道,用解析方法研究了類地行星的環(huán)繞動力學(xué),并且分析了這些應(yīng)用軌道的主要特性與環(huán)繞地球的同類型軌道特性的差異。對于人工軌道控制,主要研究了利用連續(xù)小推力實(shí)現(xiàn)環(huán)繞類地行星太陽同步軌道、凍結(jié)軌道以及太陽同步凍結(jié)軌道的軌道根數(shù)任意選擇的可行性�？紤]了類地行星非球形引力攝動的主要帶諧項(xiàng)(J2,J3,J4項(xiàng))影響,推導(dǎo)了不同控制策略中控制力和速度增量的計(jì)算方法,采用能量消耗較少的控制策略設(shè)計(jì)了環(huán)繞水星、金星、地球和火星等類地行星的太陽同步軌道、凍結(jié)軌道以及太陽同步凍結(jié)軌道,結(jié)果表明連續(xù)小推力控制方法可用于環(huán)繞類地行星太陽同步軌道、凍結(jié)軌道以及太陽同步凍結(jié)軌道的設(shè)計(jì)。對于攝動對編隊(duì)軌道構(gòu)形影響,推導(dǎo)了編隊(duì)構(gòu)形參數(shù)中的沿航跡距離和垂直軌道面方向運(yùn)動振幅與編隊(duì)航天器經(jīng)典軌道根數(shù)之間的關(guān)系,分析了一階、二階長期攝動對編隊(duì)構(gòu)形的影響,提出了通過半長軸修正減小影響的控制方法,并以環(huán)繞水星、金星、地球和火星的航天器編隊(duì)為例進(jìn)行了仿真,比較了半長軸修正量的大小,結(jié)果表明控制方法有效。關(guān)于環(huán)繞類地行星的應(yīng)用軌道優(yōu)化問題,采用基于分解的多目標(biāo)優(yōu)化方法建立了算法框架,并以環(huán)繞火星的航天器軌道優(yōu)化為例進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了方法的有效性。針對仿真中出現(xiàn)的評估時間較長、搜索代價(jià)較高的問題,采用高斯過程模型輔助求解多目標(biāo)高代價(jià)優(yōu)化問題,描述了主要算法框架,并給出了仿真算例。
【關(guān)鍵詞】：類地行星 人工軌道 連續(xù)小推力 編隊(duì)構(gòu)形 軌道優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V412.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 主要符號對照表9-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 環(huán)繞軌道動力學(xué)13-15
• 1.2.2 小推力控制下的人工軌道15-16
• 1.2.3 航天器編隊(duì)構(gòu)形控制16-17
• 1.2.4 航天器深空探測軌道優(yōu)化17-19
• 1.3 論文的主要內(nèi)容19-22
• 第2章 環(huán)繞類地行星的軌道攝動分析22-55
• 2.1 引言22
• 2.2 類地行星的環(huán)繞軌道運(yùn)動22-38
• 2.2.1 主要攝動分析22-26
• 2.2.2 非球形引力的主要帶諧項(xiàng)攝動26-33
• 2.2.3 太陽的第三體引力攝動33-38
• 2.3 典型應(yīng)用軌道的存在性判據(jù)38-53
• 2.3.1 太陽同步軌道38-44
• 2.3.2 臨界軌道44-50
• 2.3.3 凍結(jié)軌道50-53
• 2.4 本章小結(jié)53-55
• 第3章 環(huán)繞類地行星的人工軌道控制55-80
• 3.1 引言55
• 3.2 環(huán)繞類地行星的人工太陽同步軌道55-65
• 3.2.1 控制策略56-58
• 3.2.2 仿真算例58-65
• 3.3 環(huán)繞類地行星的人工凍結(jié)軌道65-76
• 3.3.1 控制策略65-69
• 3.3.2 仿真算例69-76
• 3.4 環(huán)繞類地行星的人工太陽同步凍結(jié)軌道76-79
• 3.4.1 控制策略76-78
• 3.4.2 仿真算例78-79
• 3.5 本章小結(jié)79-80
• 第4章 攝動對環(huán)繞類地行星的編隊(duì)構(gòu)形的影響80-98
• 4.1 引言80
• 4.2 一階長期攝動對編隊(duì)構(gòu)形的影響80-89
• 4.2.1 對沿航跡距離變化率的影響82-87
• 4.2.2 對垂直軌道面方向運(yùn)動振幅變化率的影響87-89
• 4.3 二階長期攝動對編隊(duì)構(gòu)形的影響89-96
• 4.3.1 對編隊(duì)構(gòu)性參數(shù)變化率的影響91-93
• 4.3.2 補(bǔ)償一、二階攝動的編隊(duì)構(gòu)形半長軸修正93-96
• 4.4 本章小結(jié)96-98
• 第5章 環(huán)繞類地行星的應(yīng)用軌道優(yōu)化98-118
• 5.1 引言98
• 5.2 基于分解的多目標(biāo)優(yōu)化方法求解應(yīng)用軌道優(yōu)化問題98-107
• 5.2.1 軌道多目標(biāo)優(yōu)化模型98-101
• 5.2.2 算法框架101-104
• 5.2.3 仿真算例104-107
• 5.3 高斯過程模型輔助求解高代價(jià)多目標(biāo)優(yōu)化問題107-117
• 5.3.1 高斯過程模型108-112
• 5.3.2 算法框架112-114
• 5.3.3 仿真算例114-117
• 5.4 本章小結(jié)117-118
• 第6章 總結(jié)與展望118-120
• 6.1 研究總結(jié)118
• 6.2 展望118-120
• 參考文獻(xiàn)120-131
• 致謝131-133
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果133-134
• 附錄A 多目標(biāo)優(yōu)化的經(jīng)典算例134-135

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2 王永謙;;太陽同步軌道的太陽相對于軌道面入射角的計(jì)算方法[J];航天器工程;1995年04期

3 羅遠(yuǎn);高揚(yáng);;洛侖茲力太陽同步軌道的分析與仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2010年05期

4 潤眾;新友;;問答[J];航空知識;2007年02期

5 龔勝平;李俊峰;寶音賀西;羅鎮(zhèn);;太陽帆繞地球周期軌道研究[J];宇航學(xué)報(bào);2012年05期

6 張希舜;;法國準(zhǔn)備研制第二代“斯波特”衛(wèi)星[J];國外空間動態(tài);1985年02期

7 老強(qiáng);;我國進(jìn)入世界空間強(qiáng)國行列[J];今日科技;1990年07期

8 ;知識資料窗[J];中國航天;1994年03期

9 蘇明;曹延華;;應(yīng)急空間軌道技術(shù)[J];裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年06期

10 淡雪;岳曉奎;;基于自適應(yīng)積分的太陽同步軌道發(fā)射優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

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1 楊曉超;;太陽同步軌道電子探測器的多方向設(shè)計(jì)研究[A];第二十五屆全國空間探測學(xué)術(shù)研討會摘要集[C];2012年

2 王江磊;李曉林;馬號兵;李忠旺;王亞杰;;太陽同步軌道衛(wèi)星星等研究[A];魯豫贛黑蘇五省光學(xué)（激光）學(xué)會2011學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2011年

3 于紹華;楊林娜;;對地觀測衛(wèi)星太陽同步軌道設(shè)計(jì)的快速實(shí)用方法[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會第十四次學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 記者 劉敬智 宋曉夢;航天清華一號進(jìn)入太陽同步軌道[N];光明日報(bào);2000年

2 李蘋潔;“航天器控制技術(shù)”獲中國專利金獎[N];科技日報(bào);2013年

3 記者 董映璧;一箭帶九星轟鳴入蒼穹[N];科技日報(bào);2003年

4 記者李紅;歐洲最大的衛(wèi)星升空[N];科技日報(bào);2002年

5 記者　 武鎧;創(chuàng)新發(fā)展 榮當(dāng)民族典范[N];中國航天報(bào);2006年

6 汪凌;日益軍事化的日本航天測繪[N];中國測繪報(bào);2007年

7 牟加金 趙 波;中國航天：不斷創(chuàng)造新輝煌[N];大眾科技報(bào);2005年

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1 吳志剛;環(huán)繞類地行星的典型應(yīng)用軌道研究[D];清華大學(xué);2015年

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1 陳偉;星載電子設(shè)備熱網(wǎng)絡(luò)分析方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

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本文編號：545461