基于穿越点的多目标交会轨道设计方法 被引量：1

1

作者 张雅声 周海俊 《现代防御技术》 北大核心 2013年第5期1-5,共5页

首先,针对空间非共面、多目标交会问题,提出了穿越点的概念及其计算方法;然后,利用曲线拟合的方法,提出了基于穿越点的多目标交会轨道设计方法,并建立了交会轨道优化设计数学模型;最后,以低轨道目标为例,进行了仿真分析,验证了该方法的... 首先,针对空间非共面、多目标交会问题,提出了穿越点的概念及其计算方法;然后,利用曲线拟合的方法,提出了基于穿越点的多目标交会轨道设计方法,并建立了交会轨道优化设计数学模型;最后,以低轨道目标为例,进行了仿真分析,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 交会轨道 轨道设计 多目标交会 穿越点

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基于交会轨道的空间操作任务自动规划方法

2

作者 崔吉祥 吴斌 +1 位作者 黄学祥 谭谦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期63-67,共5页

当前对空间操作任务的规划主要集中在轨道层面,而对载荷动作的规划研究较少。由于载荷的工作受系统状态和资源等的制约,因此对实际任务而言,仅有轨道规划还不够,还需要对动作进行规划。为了实现动作层的自动规划,提出了一种基于路径的... 当前对空间操作任务的规划主要集中在轨道层面,而对载荷动作的规划研究较少。由于载荷的工作受系统状态和资源等的制约,因此对实际任务而言,仅有轨道规划还不够,还需要对动作进行规划。为了实现动作层的自动规划,提出了一种基于路径的空间操作任务自动规划方法。该方法在利用交会轨道规划算法对接近轨道进行规划的基础上,根据相关载荷的工作参数自动生成完成任务所需要的初始动作序列,并利用前向检测后向推理算法对动作序列中的冲突进行检测和修复,直至冲突得到消解。以一个空间抓捕任务为例进行了规划,验证了所述方法的有效性。 展开更多

关键词 空间操作 自动规划 交会轨道 前向检测后向推理算法

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线性相对运动的正切拦截和正切交会轨道研究 被引量：4

3

作者 王东哲 张刚 曹喜滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1434-1441,共8页

针对冲量方向与追踪器速度方向相同的正切轨道问题,用线性相对运动方程研究了正切于初始轨道和正切于目标轨道的共面轨道拦截和轨道交会问题。得到初始和终端时刻的相对速度向量的解析表达式,定义了两个关于目标真近点角的单变量函数,... 针对冲量方向与追踪器速度方向相同的正切轨道问题,用线性相对运动方程研究了正切于初始轨道和正切于目标轨道的共面轨道拦截和轨道交会问题。得到初始和终端时刻的相对速度向量的解析表达式,定义了两个关于目标真近点角的单变量函数,于是正切拦截和正切交会问题等价于这两个函数分别等于零,最后用割线法求解这两个函数的数值解。根据能量最优要求,考虑初始漂移段,分析了一个周期内的最佳初始正切冲量点。仿真结果校验了本文提出的方法。 展开更多

关键词 椭圆轨道 相对运动 正切冲量 轨道拦截 轨道交会

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基于直接配点法的远程交会轨道优化设计与仿真 被引量：3

4

作者 梁轲 朱战霞 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期682-685,690,共5页

介绍了直接配点法在空间飞行器远程轨道交会最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器远程轨道交会最优化控制问题模型,其中运动方程在地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗最小;控制变量为推力、方位角和高低角;... 介绍了直接配点法在空间飞行器远程轨道交会最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器远程轨道交会最优化控制问题模型,其中运动方程在地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗最小;控制变量为推力、方位角和高低角;终端状态受到位置和速度的约束。然后,采用直接配点法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用适合求解大型非线性规划问题的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解。仿真结果表明直接配点法对于空间飞行器远程交会轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,且求解过程具有一定的实时性。 展开更多

关键词 非线性规划 直接配点法 有限推力 远程轨道交会

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基于三体Lambert算法的平动点交会轨道设计 被引量：3

5

作者 孙俞 张进 罗亚中 《载人航天》 CSCD 2017年第5期608-613,共6页

针对未来建设地月系L2点空间站的需求,提出利用三体Lambert算法研究地月系L2点附近轨道的交会问题,包括设计同一Halo轨道上不同相位两航天器之间的交会转移轨道以及设计不同振幅Halo轨道之间的交会转移轨道。针对现有三体Lambert算法求... 针对未来建设地月系L2点空间站的需求,提出利用三体Lambert算法研究地月系L2点附近轨道的交会问题,包括设计同一Halo轨道上不同相位两航天器之间的交会转移轨道以及设计不同振幅Halo轨道之间的交会转移轨道。针对现有三体Lambert算法求解长时间轨道转移问题收敛性差的缺陷,提出利用遗传算法求解初始参考轨道,进而通过同伦牛顿-拉夫逊迭代求解目标转移轨道的方法。计算结果表明,该方法能够有效解决长时间交会轨道转移问题,可以为地月空间平动点区域空间站建设提供参考。 展开更多

关键词 三体Lambert算法 轨道交会 地月空间站 HALO轨道 遗传算法

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环月轨道交会的奔月方案 被引量：10

6

作者 李桢 周建平 +2 位作者 程文科 李海阳 彭祺擘 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期16-20,共5页

研究了基于环月轨道共面交会的载人奔月方案。飞行方案设计采取人货分离的原则,包括3次发射,2次环月轨道交会。采用精确轨道动力学模型,得到了满足共面交会约束的发射窗口,以及地月转移轨道特性。进行了3次飞行任务的合理编排和规模估算... 研究了基于环月轨道共面交会的载人奔月方案。飞行方案设计采取人货分离的原则,包括3次发射,2次环月轨道交会。采用精确轨道动力学模型,得到了满足共面交会约束的发射窗口,以及地月转移轨道特性。进行了3次飞行任务的合理编排和规模估算,结果表明该方案在能量和时间需求上具备可行性。 展开更多

关键词 环月轨道交会 极月轨道 发射窗口

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航天器轨道交会的一般策略 被引量：13

7

作者 朱仁璋 俞南嘉 李颐黎 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第2期27-33,共7页

航天器轨道交会机动可应用推力值较大的脉冲式推力，也可应用推力值较小的连续型推力或间断型推力。阐述了航天器轨道交会的一般策略与设计方法，包括推力的选择与交会程序设计等。

关键词 轨道交会 动力学方程 航天器 交会策略

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近地轨道航天器快速交会技术分析 被引量：7

8

作者 彭坤 李民 +2 位作者 果琳丽 马晓兵 王平 《航天器工程》 2014年第5期92-102,共11页

航天器交会对接是空间工程的一项关键技术,是各种复杂和大型航天任务的基础。随着空间技术的发展,传统2天交会模式任务周期长的问题逐渐凸显。文章结合俄罗斯近期进行的近地轨道快速交会对接任务,分析快速交会技术应用、弃用、重新启用... 航天器交会对接是空间工程的一项关键技术,是各种复杂和大型航天任务的基础。随着空间技术的发展,传统2天交会模式任务周期长的问题逐渐凸显。文章结合俄罗斯近期进行的近地轨道快速交会对接任务,分析快速交会技术应用、弃用、重新启用的发展历程和原因,基于俄罗斯传统2天交会对接方案,研究了减少交会任务周期的方法和快速交会对接任务周期范围,分析快速交会对接相位特性和可行性并提出应急方案,最后分析俄罗斯快速交会模式演化并提出改进措施。文章分析成果可为我国快速交会对接方案设计提供参考依据。 展开更多

关键词 交会对接 快速交会 载人航天 4圈轨道交会 调相策略

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飞行器轨道交会的H_∞次优控制问题 被引量：2

9

作者 吴涛 杨宜康 +2 位作者 于军琪 黄永宣 胡保生 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期36-42,共7页

研究了近圆轨道上两个飞行器轨道交会的控制问题。通过对最优控制理论设计最优交会轨线的研究 ,提出了利用 H∞控制理论设计实际控制器的方法 ,给出了仿真结果 ,验证了这种方法的正确性。说明了该方法具有鲁棒的控制效果以及次优的轨道... 研究了近圆轨道上两个飞行器轨道交会的控制问题。通过对最优控制理论设计最优交会轨线的研究 ,提出了利用 H∞控制理论设计实际控制器的方法 ,给出了仿真结果 ,验证了这种方法的正确性。说明了该方法具有鲁棒的控制效果以及次优的轨道特性。 展开更多

关键词 轨道交会 航天器 设计 H∞ 航天器 空间交会 对接

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摄动情况下有限推力轨道转移与交会联合优化 被引量：6

10

作者 韩威华 甘庆波 +1 位作者 王晓光 杨新 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1486-1491,共6页

远程轨道转移与近程交会是空间交会任务的2个重要阶段,前后衔接,但研究模型不同,任务约束要求差异很大,经常只能分别优化设计。研究摄动情况下的有限推力轨道转移与交会联合优化设计问题,建立了精确的有限推力轨道转移和空间交会模型,... 远程轨道转移与近程交会是空间交会任务的2个重要阶段,前后衔接,但研究模型不同,任务约束要求差异很大,经常只能分别优化设计。研究摄动情况下的有限推力轨道转移与交会联合优化设计问题,建立了精确的有限推力轨道转移和空间交会模型,推力幅值恒定,优化性能指标均为时间最短。采用Gauss伪谱法将2个最优控制问题分别转化为非线性规划(nonlinear programming,NLP)问题,再建立其联系,构建成一个NLP问题,获得整体优化。最后,通过一个仿真算例,验证了有限推力异面轨道转移与空间交会联合优化。求解过程和结果表明,该方法对初值敏感度小、鲁棒性强、收敛快,满足各类约束条件,能为相关的多阶段整体优化问题求解提供参考。 展开更多

关键词 摄动 有限推力 轨道转移与交会 联合优化 GAUSS伪谱法

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航天器椭圆轨道自主交会的鲁棒H_∞控制 被引量：6

11

作者 刘伟杰 谌颖 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期179-185,共7页

提出了一种航天器椭圆轨道自主交会鲁棒控制律的设计方法。用LAWDEN方程描述椭圆轨道交会的动力学,并将方程中的时变参数单独归类建立空间交会的线性不确定性模型。然后基于线性矩阵不等式(LMI),在考虑外部扰动的情况下,采用H∞理论设... 提出了一种航天器椭圆轨道自主交会鲁棒控制律的设计方法。用LAWDEN方程描述椭圆轨道交会的动力学,并将方程中的时变参数单独归类建立空间交会的线性不确定性模型。然后基于线性矩阵不等式(LMI),在考虑外部扰动的情况下,采用H∞理论设计自主交会的鲁棒控制律。为了提高系统的瞬态性能,在LMI的基础上完成了控制器的二次D稳定性分析。本文设计的控制器采用线性定常增益,易于工程实现。仿真结果说明所设计的控制律能够实现椭圆轨道下航天器的自主交会。 展开更多

关键词 航天器 椭圆轨道交会鲁棒控制 二次D稳定性 不确定性

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多冲量轨道交会问题算法研究 被引量：2

12

作者 曾光 王露莎 李栋林 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期23-30,共8页

针对平面内轨道交会问题给出了一种多冲量轨道控制算法,其融合了半长轴、偏心率、近地点幅角联合控制方法和轨道相位捕获控制方法。首先建立了等点火时长计算模型和理论起控时刻计算模型,在此基础上设计了控制序列自动调整算法。基于该... 针对平面内轨道交会问题给出了一种多冲量轨道控制算法,其融合了半长轴、偏心率、近地点幅角联合控制方法和轨道相位捕获控制方法。首先建立了等点火时长计算模型和理论起控时刻计算模型,在此基础上设计了控制序列自动调整算法。基于该算法,在给定测控条件、单次控制最大点火时长等约束条件下,可快速求解实现与目标航天器轨道交会的多冲量控制策略。最后,通过轨道交会问题算例,验证了算法的有效性。该方法可应用于轨迹捕获、航天器组网控制、航天器交会远程导引等航天场景。 展开更多

关键词 轨道交会 多冲量 联合控制 相位捕获

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仅有相对视线角测量时的椭圆轨道交会相对导航分析 被引量：1

13

作者 刘涛 解永春 《空间控制技术与应用》 2010年第2期6-12,共7页

对仅有相对视线角测量时的椭圆轨道交会相对导航问题进行了分析.借鉴已有研究成果,给出仅有相对视线角测量时,相对导航系统可观的定义,以及为使系统可观,加速度项所需满足的充分必要条件;分析指出由于相对动力学模型误差的存在,相对导... 对仅有相对视线角测量时的椭圆轨道交会相对导航问题进行了分析.借鉴已有研究成果,给出仅有相对视线角测量时,相对导航系统可观的定义,以及为使系统可观,加速度项所需满足的充分必要条件;分析指出由于相对动力学模型误差的存在,相对导航系统始终是可观的,但可观度很弱;而追踪器进行适当的机动可极大改善系统的可观性,给出为使系统可观,机动加速度具体所需满足的充分必要条件;指出当通过施加机动加速度改善系统的可观性时,获取零输入相对位置矢量方向是前提条件,并论证了利用相对视线角测量信息,可以对零输入相对位置矢量方向进行估计和预测. 展开更多

关键词 椭圆轨道交会 相对视线角 相对导航 可观性

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环月轨道交会的载人登月任务轨道与窗口规划 被引量：4

14

作者 贺波勇 曹鹏飞 +1 位作者 罗亚中 李海阳 《深空探测学报》 2017年第5期471-476,共6页

针对环月轨道(Low Lunar Orbit,LLO)共面交会支持的"人货分离"载人登月任务,提出了一种任务窗口与轨道一体化规划方法。分析了基于LLO共面交会的"人货分离"载人登月任务的基本流程和工程约束;针对任务各阶段窗口与... 针对环月轨道(Low Lunar Orbit,LLO)共面交会支持的"人货分离"载人登月任务,提出了一种任务窗口与轨道一体化规划方法。分析了基于LLO共面交会的"人货分离"载人登月任务的基本流程和工程约束;针对任务各阶段窗口与轨道求解问题,提出了以动力下降时刻为迭代初值的窗口规划策略,并建立了高精度模型下的环月轨道、双二体模型下的人员和货物运输轨道规划模型。以载人月球探测中国科学家命名的环形山为假想背景,给出仿真实例,仿真结果验证了文章所提方法的正确性,为探月工程任务提供了一种有效的窗口与轨道设计工具。 展开更多

关键词 载人登月 环月轨道交会 人货分离 窗口规划 轨道规划

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考虑轨控调姿的共面椭圆轨道寻的交会

15

作者 尤岳 王华 唐国金 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期37-45,共9页

在交会对接寻的段,为了保证自主测量导航设备的连续跟踪和追踪航天器飞行姿态的稳定,要求寻的段尽量采用水平脉冲进行控制,使对地定向的追踪航天器在寻的轨控期间尽量不调姿或调整的姿态角尽量小。本文考虑轨控前调姿的航天器两脉冲寻... 在交会对接寻的段,为了保证自主测量导航设备的连续跟踪和追踪航天器飞行姿态的稳定,要求寻的段尽量采用水平脉冲进行控制,使对地定向的追踪航天器在寻的轨控期间尽量不调姿或调整的姿态角尽量小。本文考虑轨控前调姿的航天器两脉冲寻的交会问题,提出了轨控调姿定量指标并给出了物理解释和数学定义。根据轨控调姿位置和次数不同,将问题分为首脉冲不调姿、末脉冲不调姿、两次均不调姿和两次均调姿等4类。对于前3类问题,提出迭代求解算法;对于第4类问题,提出非线性规划求解算法。最后,将调姿指标和特征速度的等值曲线叠加,提出了"交会参数设计图",可以快速直观地筛选出满足期望指标的交会参数集,辅助交会策略的制定。仿真结果验证了本文提出方法的有效性。 展开更多

关键词 椭圆轨道交会 轨控调姿 水平脉冲 交会参数设计图

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采用SDRE方法的无径向推力最优轨道控制 被引量：4

16

作者 张相宇 张刚 曹喜滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1057-1067,共11页

针对无径向推力作用的两航天器轨道交会和编队卫星队形重构任务,采用状态依赖Riccati方程(SDRE)方法求解了其最优轨道控制问题。首先考虑J2摄动和推力仅存在于追踪航天器的周向和法向,推导了状态依赖配点(SDC)形式的非线性相对运动方程... 针对无径向推力作用的两航天器轨道交会和编队卫星队形重构任务,采用状态依赖Riccati方程(SDRE)方法求解了其最优轨道控制问题。首先考虑J2摄动和推力仅存在于追踪航天器的周向和法向,推导了状态依赖配点(SDC)形式的非线性相对运动方程。然后针对终端状态为零的轨道交会问题,采用SDRE方法得到了最优反馈控制律,并给出了状态依赖Riccati微分方程的近似求解策略和数值求解策略。接着扩展了SDRE方法并将其用于终端状态不为零的编队卫星队形重构问题,并给出了相应的数值求解策略。相比于伪谱法等优化方法,本文提出的方法不需要初始猜测值。此外,数值仿真表明,解析求解Riccati微分方程方法对于近圆轨道具有较高的精度,数值计算方法对即使偏心率为0.3的椭圆轨道,其最优性偏差仍小于6%。 展开更多

关键词 轨道交会 编队重构 状态依赖Riccati方程(SDRE) 周向推力 轨迹优化

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一种基于Hohmann最优交会的寻的制导方法 被引量：2

17

作者 陈长青 解永春 安思颖 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第3期362-366,共5页

针对交会对接远距离和近距离交接的寻的段制导,提出一种基于Hohmann最优交会的制导方法。先给出邻近圆轨道交会动力学方程;结合寻的段飞行时间特点给出Hohmann最优交会并分析其应用范围;针对寻的段存在相对测量的特点提出一种CW制导和Ho... 针对交会对接远距离和近距离交接的寻的段制导,提出一种基于Hohmann最优交会的制导方法。先给出邻近圆轨道交会动力学方程;结合寻的段飞行时间特点给出Hohmann最优交会并分析其应用范围;针对寻的段存在相对测量的特点提出一种CW制导和Hohmann最优交会结合的多脉冲制导策略,并给出仿真算例,仿真结果验证了方案设计的有效性和正确性。 展开更多

关键词 Hohmann最优交会 寻的 制导 邻近圆轨道交会

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燃料受限的时间最优多脉冲交会问题 被引量：3

18

作者 刘滔 赵育善 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期476-479,共4页

主要研究了时间最优多脉冲交会问题中最优交会时间和最优脉冲数随各因素的变化规律.建立了考虑路径约束的数学模型,并利用遗传算法对问题进行了求解.在此基础上通过大量的数值计算研究了共面圆轨道间交会问题中各因素(包括轨道半径比、... 主要研究了时间最优多脉冲交会问题中最优交会时间和最优脉冲数随各因素的变化规律.建立了考虑路径约束的数学模型,并利用遗传算法对问题进行了求解.在此基础上通过大量的数值计算研究了共面圆轨道间交会问题中各因素(包括轨道半径比、初始相位差、燃料以及路径约束)对最优交会时间和最优脉冲次数的影响,并总结出了最优交会时间和最优脉冲数随各因素的变化规律.根据最优交会时间随各因素变化的曲线较为"平缓"(均为单调或只有一个极值)的事实,指出可以利用较少的特征点通过插值的方法来快速求解最优交会策略.结论对于空间营救和在轨规避等实际任务的轨道设计具有一定的参考价值. 展开更多

关键词 轨道交会 时间最优 遗传算法 路径约束

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最优冲量交会的研究进展 被引量：4

19

作者 陈长青 解永春 《空间控制技术与应用》 2008年第6期18-23,共6页

对最优冲量交会的研究进展进行综述,介绍最优冲量交会中四类比较典型的研究成果:基于冲量校正理论的最优冲量交会、Lambert最优冲量交会、利用数值方法求解的最优冲量交会和基于邻近圆轨道交会理论的最优冲量交会,并分析这些类型的最优... 对最优冲量交会的研究进展进行综述,介绍最优冲量交会中四类比较典型的研究成果:基于冲量校正理论的最优冲量交会、Lambert最优冲量交会、利用数值方法求解的最优冲量交会和基于邻近圆轨道交会理论的最优冲量交会,并分析这些类型的最优交会的特点。 展开更多

关键词 最优冲量交会 冲量校正理论 Lambert交会 邻近圆轨道交会

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航天器双主动交会策略研究 被引量：2

20

作者 冯维明 王泽峰 《空间控制技术与应用》 2011年第1期1-5,共5页

从理论上分析了共面近地圆轨道上的航天器的远程双主动交会的问题.根据轨道动力学基本原理,导出各种情况下特征速度的解析解,为航天器变轨时的燃料消耗分析提供了依据.进一步探讨了航天器轨道转移过程中的时间策略,以保证在不同轨道上... 从理论上分析了共面近地圆轨道上的航天器的远程双主动交会的问题.根据轨道动力学基本原理,导出各种情况下特征速度的解析解,为航天器变轨时的燃料消耗分析提供了依据.进一步探讨了航天器轨道转移过程中的时间策略,以保证在不同轨道上运行的航天器在同一时刻、同一空间位置交会.上述理论分析的仿真计算结果表明,双主动交会总特征速度和过程耗时都低于主被动交会情形,单星的燃料消耗大大降低,对大范围快速变轨,优势更加明显. 展开更多

关键词 航天器 轨道动力学 轨道交会 双主动交会 交会策略

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