本文關(guān)鍵詞：基于Lambert問題的J2攝動(dòng)空間交會(huì)策略

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,空間技術(shù)越來越體現(xiàn)著巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。從空間獲取信息、材料和能源是航天技術(shù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星、通信衛(wèi)星等進(jìn)行通信和偵測(cè)的任務(wù)作業(yè),也密切依托空間技術(shù)。航天器在空間軌道上飛行時(shí),始終受著空間環(huán)境中的各種攝動(dòng)力作用。主要的攝動(dòng)力是地球形狀非球形和質(zhì)量不均勻產(chǎn)生的附加引力,使航天器的運(yùn)動(dòng)偏離二體模型軌道。找到有效的算法來補(bǔ)償攝動(dòng),保證航天器快速準(zhǔn)確的到達(dá)交會(huì)點(diǎn),是本文研究的重點(diǎn)。本文首先介紹了關(guān)于軌道轉(zhuǎn)移問題的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展和一些經(jīng)典的算法。建立航天器的二體動(dòng)力學(xué)模型,論述航天器在軌運(yùn)行時(shí)受到的攝動(dòng),并重點(diǎn)針對(duì)J2攝動(dòng),建立J2攝動(dòng)模型。研究了Lambert定理,以及定理中的相關(guān)方程和各個(gè)變量間的關(guān)系。其次介紹了Lambert問題的定義,論述了Lambert問題的基本性質(zhì),包括轉(zhuǎn)移軌道類型和轉(zhuǎn)移圈數(shù)問題,介紹了幾個(gè)轉(zhuǎn)移軌道參數(shù)之間的關(guān)系。拉格朗日時(shí)間轉(zhuǎn)移方程也是Lambert問題的一個(gè)重要因素。Lambert問題的這些性質(zhì)和特點(diǎn)是設(shè)計(jì)補(bǔ)償算法的基礎(chǔ)。最后介紹了2J攝動(dòng)的補(bǔ)償。在2J攝動(dòng)的持續(xù)作用下,轉(zhuǎn)移軌道往往會(huì)偏離目標(biāo)軌道。闡述了2J攝動(dòng)的具體原因和模型,推導(dǎo)出狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣,利用轉(zhuǎn)移矩陣推導(dǎo)出速度增量,推力由脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)提供。設(shè)計(jì)2J攝動(dòng)補(bǔ)償算法。并通過軟件和硬件仿真,驗(yàn)證補(bǔ)償算法的效果。
【關(guān)鍵詞】：黃金分割法 Lambert問題 J2攝動(dòng) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V412.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究目的及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-13
• 1.2.1 Lambert問題11-12
• 1.2.2 攝動(dòng)補(bǔ)償問題12-13
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第2章 軌道模型的建立15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 坐標(biāo)系及時(shí)間系統(tǒng)15-18
• 2.2.1 天球與黃道面15-16
• 2.2.2 坐標(biāo)系建立16-17
• 2.2.3 坐標(biāo)體系17-18
• 2.3 軌道要素與方程18-23
• 2.3.1 軌道要素及求解18-20
• 2.3.2 位置速度向量轉(zhuǎn)換關(guān)系20-21
• 2.3.3 開普勒方程21-22
• 2.3.4 兩體問題22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 兩體模型轉(zhuǎn)移軌道求解24-46
• 3.1 Lambert問題24-27
• 3.1.1 Lambert問題定義24-25
• 3.1.2 Lambert定理25
• 3.1.3 轉(zhuǎn)移軌道類型25-27
• 3.2 拉格朗日時(shí)間轉(zhuǎn)移方程27-32
• 3.2.1 時(shí)間轉(zhuǎn)移方程27
• 3.2.2 時(shí)間方程參數(shù)的幾何解釋27-28
• 3.2.3 方程角度象限確定28-30
• 3.2.4 由轉(zhuǎn)移時(shí)間求軌道方程30-32
• 3.3 機(jī)動(dòng)速度增量研究32-34
• 3.3.1 轉(zhuǎn)移軌道速度與半長(zhǎng)軸32-33
• 3.3.2 轉(zhuǎn)移軌道速度與轉(zhuǎn)移時(shí)間33-34
• 3.4 Lambert問題求解算法34-37
• 3.5 黃金分割法37-40
• 3.5.1 黃金分割法基本原理37-38
• 3.5.2 黃金分割法的計(jì)算步驟38-40
• 3.6 最小速度增量搜索算法仿真算例40-45
• 3.6.1 航天器軌道轉(zhuǎn)移過程40-41
• 3.6.2 仿真結(jié)果及分析41-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第4章 帶J2攝動(dòng)補(bǔ)償?shù)腖ambert制導(dǎo)算法46-61
• 4.1 J2攝動(dòng)的產(chǎn)生及影響46-47
• 4.1.1 J2攝動(dòng)的產(chǎn)生及影響46
• 4.1.2 J2攝動(dòng)模型46-47
• 4.2 J2攝動(dòng)的補(bǔ)償方法47-50
• 4.2.1 補(bǔ)償算法一47-48
• 4.2.2 補(bǔ)償算法一計(jì)算步驟48-50
• 4.2.3 補(bǔ)償算法二50
• 4.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的求解50-57
• 4.3.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣求解方法一50-53
• 4.3.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣求解方法二53-57
• 4.4 攝動(dòng)補(bǔ)償算法仿真算例57-60
• 4.4.1 補(bǔ)償算法一仿真結(jié)果分析57-58
• 4.4.2 補(bǔ)償算法二仿真結(jié)果分析58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第5章 Lambert制導(dǎo)算法實(shí)時(shí)性仿真61-68
• 5.1 仿真環(huán)境61-63
• 5.1.1 硬件環(huán)境61-62
• 5.1.2 軟件環(huán)境62-63
• 5.2 仿真系統(tǒng)配置63-66
• 5.2.1 硬件配置63-64
• 5.2.2 軟件配置64-66
• 5.3 仿真結(jié)果66-67
• 5.3.1 最小速度增量搜索算法實(shí)時(shí)性仿真結(jié)果66-67
• 5.3.2 攝動(dòng)補(bǔ)償算法實(shí)時(shí)性仿真結(jié)果67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73

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