發(fā)布時間：2018-05-25 04:06

  本文選題：圓型限制性三體問題 + 平動點　； 參考：《南京大學》2017年博士論文

【摘要】：人類航天活動的不斷拓展對衛(wèi)星導航技術提出了更高的要求。雖然目前的衛(wèi)星導航系統(tǒng)能夠很好實現對近地空間目標的實時、高精度、全方位導航,但隨著衛(wèi)星導航的用戶對象逐漸開始由近地轉向深空,同時對導航衛(wèi)星自主管理與運行的需求日益增加,現有衛(wèi)星導航系統(tǒng)在導航能力與自主運行水平上的不足暴露的愈加明顯。為此,發(fā)展新型的既能滿足深空探測任務導航需求,同時又具有較強自主運行能力的衛(wèi)星導航系統(tǒng)就成為目前一個較為迫切的研究課題。本論文即是在上述背景下開展的地月系平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)技術研究。地月系平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)是由地月系平動點太空導航站組成的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)。一方面,該系統(tǒng)可以解決現有衛(wèi)星導航系統(tǒng)無法支持深空導航的薄弱環(huán)節(jié),另一方面,由于平動點導航衛(wèi)星充分利用了所在軌道位置引力非對稱的動力學特性,因此,導航星座的長期自主運行能力也將獲得顯著提升。本論文對地月系平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的星座設計問題開展了系統(tǒng)性研究。首先,從導航衛(wèi)星覆蓋性能出發(fā),給出了星座構型設計的具體方法,通過對地月系共線平動點和三角平動點附近軌道的全面分析與篩選,最終得到了三類能夠滿足地月空間全覆蓋性能要求的候選星座,分別是地月系L1,2雙星星座、地月系L2,4,5三星星座和地月系L1,2,4,5四星星座。在此基礎上,對地月系平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的自主運行能力進行了分析和證明。通過對平動點軌道運動加速度函數非對稱度和定軌條件方程中B矩陣是否虧秩這兩個方面的討論,闡明了平動點衛(wèi)星星座基于星間測距資料自主定軌方案的可行性。對得到的候選星座構型進行自主定軌仿真,結果表明四顆平動點導航衛(wèi)星運行180天均能夠達到米級的自主定軌精度。之后,本論文又以具體的月球、火星探測任務為參考,對平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)在深空探測任務不同運行階段的導航性能進行了仿真驗證。結果表明,對于地月空間導航,地月系L1,2,4,5四星星座中L1點導航衛(wèi)星的軌道類型對系統(tǒng)導航性能有較顯著的影響,當L1點導航衛(wèi)星位于Halo軌道或垂直Lyapunov軌道時,系統(tǒng)的導航性能總是更好,地月轉移段和月球環(huán)繞段的導航精度均在20 m左右。對于火星探測導航,星座構型變化對系統(tǒng)導航性能的影響不再顯著,地月系L1,2,4,5四星星座在地火轉移段和火星環(huán)繞段分別可以達到優(yōu)于3 km和優(yōu)于100 m的導航精度。此外,針對平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的最簡星座構型,本論文又根據星間鏈路連通性約束和地月空間導航性能對地月系L1,2雙星星座的軌道幾何參數進行了分析和優(yōu)化,最終找到了多組可以滿足轉移段和環(huán)繞段導航性能最優(yōu)的候選星座。最后,在地月系實際力模型下,本論文對平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的各項性能指標進行了數值仿真檢驗,仿真結果驗證了基于圓型限制性三體問題模型的平動點導航星座設計方案的可行性,各項技術指標均能夠達到地月系平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的設計要求。本論文給出的地月系平動點衛(wèi)星導航系統(tǒng)設計方案能夠為未來導航系統(tǒng)的發(fā)展提供有價值的參考。
[Abstract]:This paper presents a new type of satellite navigation system based on satellite navigation system .
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN967.1;V474.25

【參考文獻】

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本文編號：1931995