基于星間測量的編隊衛(wèi)星防碰撞規(guī)避研究.pdf

1、編隊衛(wèi)星技術(shù)是現(xiàn)代航天技術(shù)發(fā)展的一個前沿方向。而編隊中衛(wèi)星之間的碰撞規(guī)避問題是一個待解決的重要難題。本文以編隊衛(wèi)星為研究對象，針對編隊衛(wèi)星星間相對運動描述、相對軌道自主確定和防碰撞規(guī)避三個方面進行研究，并通過數(shù)學(xué)仿真對其進行驗證。
　　采用Hill方程及其修正方法、軌道根數(shù)法和精確模型法對編隊衛(wèi)星進行相對運動的描述，對前兩種方法進行了公式推導(dǎo)，并對模型結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因進行分析。
　　對星間的測量方案進行分析比較，提出“無線

2、電+激光”的高精度星間基線組合測量方案。使用EKF和UKF濾波算法進行編隊衛(wèi)星的相對軌道的自主確定，通過仿真進行了算法精度的比較。
　　針對測量序列中存在野值的情況，設(shè)計出基于殘差正交性的容錯濾波器，實現(xiàn)對野值的剔除及在線修正，保證濾波器具有較強的魯棒性、穩(wěn)定性和精度。
　　針對僅進行距離測量的系統(tǒng)，使用條件數(shù)對系統(tǒng)進行能觀測性分析，得出此時系統(tǒng)是不可完全被觀測的，其中狀態(tài)變量是不可觀測的。
　　針對編隊構(gòu)形調(diào)整時，激

3、光設(shè)備不可用，常規(guī)EKF和UKF在達到穩(wěn)態(tài)時將喪失對突變狀態(tài)跟蹤的情況，僅采用無線進行相對距離、多普勒頻率和徑向速度的測量，使用強跟蹤UKF濾波器完成此過程的相對軌道自主確定。
　　采用Hill方程為動力學(xué)模型，以濾波得到的相對軌道信息估計值作為反饋量，進行防碰撞的規(guī)避研究。針對構(gòu)型調(diào)整和構(gòu)形失效重組兩種發(fā)生碰撞可能性最大的工況，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法，以燃料消耗最小為性能指標，以防止碰撞、動力學(xué)模型、發(fā)動機推力極限作為約束條件，進行