宋明轩 邵晓巍 刘付成 王继河 张德新

1.上海交通大学航空航天学院，上海 200240 2.上海航天控制技术研究所，上海 200233



基于差分气动力的J2项摄动下卫星编队构形重构研究

宋明轩1邵晓巍1刘付成2王继河1张德新1

1.上海交通大学航空航天学院，上海 200240 2.上海航天控制技术研究所，上海 200233

针对低轨小卫星的编队构形重构，设计了一种新型的差分气动力控制方法。根据卫星在低轨道飞行时会受到较大气动力的特点，基于稀薄气体动力学理论，建立了卫星气动板的气动力模型。考虑了J2项摄动对卫星编队队形的影响，结合Schweighart和Sedwick提出的高精度J2项摄动方程，推导出了一组适用于差分气动力控制的非线性相对运动方程。卫星编队飞行时，通过切换六种不同的气动板配置方式可以产生稳定的差分气动升力或阻力，依次进行编队卫星轨道面内和轨道面外的路径规划，实现编队构型重构。仿真结果表明，与不考虑J2摄动影响的模型相比较，该方法具有更高的控制精度，可用于卫星编队飞行时的轨道机动控制。关键词 卫星；编队飞行；差分气动力；构形重构；J2项摄动

编队构形重构技术是卫星编队飞行的重要技术之一，而对于小卫星而言，所携带的燃料有限且不可再生，对于传统的动力推进系统有很大的限制[1]。当小卫星编队飞行轨道低于500km时，气动力对轨道影响显著，可利用差分气动力控制星间相对状态，该技术对编队构形重构的整体优化具有重要的意义[2]。……