本文關鍵詞：基于Lambert問題的J2攝動空間交會策略

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【摘要】：隨著科學技術和社會經(jīng)濟發(fā)展,空間技術越來越體現(xiàn)著巨大的社會經(jīng)濟價值。從空間獲取信息、材料和能源是航天技術發(fā)展的長遠目標�？茖W探測衛(wèi)星、通信衛(wèi)星等進行通信和偵測的任務作業(yè),也密切依托空間技術。航天器在空間軌道上飛行時,始終受著空間環(huán)境中的各種攝動力作用。主要的攝動力是地球形狀非球形和質量不均勻產生的附加引力,使航天器的運動偏離二體模型軌道。找到有效的算法來補償攝動,保證航天器快速準確的到達交會點,是本文研究的重點。本文首先介紹了關于軌道轉移問題的國內外研究進展和一些經(jīng)典的算法。建立航天器的二體動力學模型,論述航天器在軌運行時受到的攝動,并重點針對J2攝動,建立J2攝動模型。研究了Lambert定理,以及定理中的相關方程和各個變量間的關系。其次介紹了Lambert問題的定義,論述了Lambert問題的基本性質,包括轉移軌道類型和轉移圈數(shù)問題,介紹了幾個轉移軌道參數(shù)之間的關系。拉格朗日時間轉移方程也是Lambert問題的一個重要因素。Lambert問題的這些性質和特點是設計補償算法的基礎。最后介紹了2J攝動的補償。在2J攝動的持續(xù)作用下,轉移軌道往往會偏離目標軌道。闡述了2J攝動的具體原因和模型,推導出狀態(tài)轉移矩陣,利用轉移矩陣推導出速度增量,推力由脈沖發(fā)動機提供。設計2J攝動補償算法。并通過軟件和硬件仿真,驗證補償算法的效果。
【關鍵詞】：黃金分割法 Lambert問題 J2攝動 狀態(tài)轉移矩陣
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V412.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究目的及意義9-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析11-13
• 1.2.1 Lambert問題11-12
• 1.2.2 攝動補償問題12-13
• 1.3 本文主要研究內容及章節(jié)安排13-15
• 第2章 軌道模型的建立15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 坐標系及時間系統(tǒng)15-18
• 2.2.1 天球與黃道面15-16
• 2.2.2 坐標系建立16-17
• 2.2.3 坐標體系17-18
• 2.3 軌道要素與方程18-23
• 2.3.1 軌道要素及求解18-20
• 2.3.2 位置速度向量轉換關系20-21
• 2.3.3 開普勒方程21-22
• 2.3.4 兩體問題22-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第3章 兩體模型轉移軌道求解24-46
• 3.1 Lambert問題24-27
• 3.1.1 Lambert問題定義24-25
• 3.1.2 Lambert定理25
• 3.1.3 轉移軌道類型25-27
• 3.2 拉格朗日時間轉移方程27-32
• 3.2.1 時間轉移方程27
• 3.2.2 時間方程參數(shù)的幾何解釋27-28
• 3.2.3 方程角度象限確定28-30
• 3.2.4 由轉移時間求軌道方程30-32
• 3.3 機動速度增量研究32-34
• 3.3.1 轉移軌道速度與半長軸32-33
• 3.3.2 轉移軌道速度與轉移時間33-34
• 3.4 Lambert問題求解算法34-37
• 3.5 黃金分割法37-40
• 3.5.1 黃金分割法基本原理37-38
• 3.5.2 黃金分割法的計算步驟38-40
• 3.6 最小速度增量搜索算法仿真算例40-45
• 3.6.1 航天器軌道轉移過程40-41
• 3.6.2 仿真結果及分析41-45
• 3.7 本章小結45-46
• 第4章 帶J2攝動補償?shù)腖ambert制導算法46-61
• 4.1 J2攝動的產生及影響46-47
• 4.1.1 J2攝動的產生及影響46
• 4.1.2 J2攝動模型46-47
• 4.2 J2攝動的補償方法47-50
• 4.2.1 補償算法一47-48
• 4.2.2 補償算法一計算步驟48-50
• 4.2.3 補償算法二50
• 4.3 狀態(tài)轉移矩陣的求解50-57
• 4.3.1 狀態(tài)轉移矩陣求解方法一50-53
• 4.3.2 狀態(tài)轉移矩陣求解方法二53-57
• 4.4 攝動補償算法仿真算例57-60
• 4.4.1 補償算法一仿真結果分析57-58
• 4.4.2 補償算法二仿真結果分析58-60
• 4.5 本章小結60-61
• 第5章 Lambert制導算法實時性仿真61-68
• 5.1 仿真環(huán)境61-63
• 5.1.1 硬件環(huán)境61-62
• 5.1.2 軟件環(huán)境62-63
• 5.2 仿真系統(tǒng)配置63-66
• 5.2.1 硬件配置63-64
• 5.2.2 軟件配置64-66
• 5.3 仿真結果66-67
• 5.3.1 最小速度增量搜索算法實時性仿真結果66-67
• 5.3.2 攝動補償算法實時性仿真結果67
• 5.4 本章小結67-68
• 結論68-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73

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本文編號：592703