基于一致性理论的编队卫星协同机动分析

123456aa · 发表于 2022-5-1 09:04:20

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编队卫星是当前航天领域的重点研究课题，其作为整体协同工作，在轨时涉及构形初始化、构形保持、整体轨道机动等行为。协同是编队系统的关键技术，而空间通信条件具有诸多限制及不稳定性，基于对通信要求不高的一致性理论提出有效的编队卫星协同机动策略具有重要意义。此外，为保证编队系统在轨运行时的安全性，需要控制系统能够有效避免可能的碰撞。基于上述题目，本文的主要研究内容包括：(1) 基于一致性理论的编队卫星协同机动方法。根据基于图论的一致性控制理论，结合航天器轨道运动的性质，选择合适的一致性协议形式；然后结合编队卫星相对运动的特点，基于多种相对运动模型，提出相应的协同机动算法。(2) 基于一阶一致性协议的编队卫星轨道转移分析与优化。以任意椭圆轨道相对运动方程作为编队卫星轨道运动动力学模型，考虑J2项摄动对编队系统的影响，基于多脉冲Lambert轨道机动理论，进行编队卫星轨道转移分析及协同机动仿真。以燃料最小作为目标，采用遗传算法对机动策略进行优化设计。(3) 基于二阶一致性协议的编队卫星构形初始化及重构分析。基于C-W方程的连续推力控制，对编队卫星构形初始化进行二阶一致性协同机动；基于任意椭圆轨道相对运动方程，改进二阶一致性算法，分析编队卫星重构的协同机动题目。(4) 考虑碰撞概率影响的编队卫星重构一致性协同机动分析与优化。通过计算重构时的编队卫星碰撞概率，分析控制参数对编队卫星系统的碰撞概率影响，在保证安全性的同时实现卫星群协同机动燃料消耗最小的控制参数优化。

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