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非开普勒轨道下卫星交会变轨决策研究

2012-05-11高晓光

航天控制 2012年2期

张 拓 高晓光 樊 昊

西北工业大学电子信息学院,西安 710129

随着航天技术尤其是载人航天技术的发展,空间交会对接技术也得到了迅速发展和广泛应用。要使飞船成为天地间的有效运输工具,以及进行大型航天器的在轨装配和长期轨道运行,就必须解决交会对接技术[1]。而航天器在何种条件下进行交会变轨机动成为完成交会任务的关键所在,这就需要我们对交会变轨的时机和条件进行合理的判断和决策。

目前,有关非开普勒轨道上的空间动力学研究与控制已经成为空天领域的研究重点和热点。从轨道动力学和轨道控制的角度,航天器的运行轨道可以分为开普勒轨道(KO)和非开普勒轨道(NKO)两大类[2]。非开普勒轨道是由于作用在航天器上的外力产生的。如果在卫星机动变轨问题中采用非开普勒轨道,则可以通过在卫星上持续作用推力实现[3-4]。卫星在非开普勒轨道上的运动特征不同于开普勒轨道上的,由于作用在卫星上的摄动力与发动机推力在时刻变化,传统的开普勒轨道根数求解方法在非开普勒轨道上就不再适用了,因此寻求一种求解非开普轨道上的动力学参数的方法就显得尤为重要。

在本文卫星的变轨决策问题中,通过目标卫星和追踪卫星之间的相对位置、标称飞行时间和真近点角等参量的变化,在Hill坐标系中利用比例导引的方法求解卫星进行机动变轨时所需的速度增量,然后再根据Lagrange插值算法[5],解出卫星在任意特征点上变轨机动所需要的速度增量。……

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