朱正龙，闫　野，杨跃能

(国防科技大学 航天科学与工程学院， 湖南 长沙　410073)



高精度空间非合作式相对轨道状态预报*

朱正龙，闫野，杨跃能

(国防科技大学 航天科学与工程学院， 湖南 长沙410073)

摘要：为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题，提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度，将目标轨道方程在参考轨道附近展开，保留至引力加速度差的二阶展开项，并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度，建立相对轨道动力学微分方程；在给定相对轨道初值的情况下，采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法，对相对轨道动力学模型形式没有限制，通用性好，适用范围广；选择低阶龙格库塔公式积分预报，既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景，仿真结果表明了模型的通用性和精确性。

关键词：相对轨道动力学；J2摄动；相对轨道预报

空间相对轨道状态预报技术是完成空间接近操作任务的关键技术之一。针对空间非合作目标的相对轨道预报难度更大，不仅需要追踪航天器对非合作目标进行跟踪测量，还需要不依赖目标轨道参数的相对轨道预报模型提供理论支撑。

经典相对轨道预报模型，如CW模型和TH模型[1-2]，广泛应用于空间交会对接、编队飞行以及其他在轨操作接近任务中，其优点是可获得解析解，使用方便，但是该模型忽略了地球非球形引力摄动，并对相对运动方程进行了线性化处理，适用范围有限，预报精度也受到限制，难以满足高精度空间操作任务的需求。……