王涵巍, 张嘉城, 朱阅訸,*

(1. 国防科技大学空天科学学院, 湖南 长沙 410073;2. 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073)

0 引 言

随着空间在轨服务技术的发展,对服务卫星能力的要求变得越来越高。单颗大型卫星独自完成绕飞观测、抵近维修加注等任务时,成本高、效率低、燃料消耗大;相比之下,由多颗小卫星协同完成在轨操作,具有更强的操作灵活性、系统可靠性及冗余度[1]。利用功能重塑性强的编队卫星完成复杂多样的在轨任务将具有越来越广泛的需求,空间在轨服务正在向自主化、系统化、规模化方向发展[2-4]。

针对空间在轨服务任务涉及的近距离操作问题已有一系列研究。Hablani等[5]给出脉冲式交会、绕飞轨迹规划算法,实现了对目标卫星以任意周期圆形绕飞。在此基础上,Zhang等[6]基于相对轨道根数给出了快速绕飞脉冲控制策略,并分析了绕飞参数对油耗和有效载荷性能的影响。此外,人工势函数[7]、改进反演控制器[8]、碰撞预警阈值[9-10]等方法被广泛用于提高服务卫星面对复杂空间环境的生存能力。上述研究[5-10]有效地解决了单颗卫星在轨服务轨迹设计问题,为多颗卫星同时进行服务的复杂场景奠定了基础。

作为一类特殊的集群卫星,编队卫星可以通过功能重组实现单星无法实现的功能,具有广阔的工程应用前景。因此,编队卫星的控制方法逐渐得到学者们的重视。Dang等[11]通过分析轨道根数差异,推导了编队卫星的星间最大、最小距……