基于二阶CW方程的引力波探测编队构形设计

作     者：焦博涵 党朝辉 JIAO Bohan;DANG Zhaohui

作者机构：西北工业大学航天学院西安710072 西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 

出 版 物：《深空探测学报（中英文）》 (Journal Of Deep Space Exploration)

年 卷 期：2023年第10卷第3期

页      面：257-267页

核心收录：

学科分类：08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划“引力波探测”专项(2021YFC2202600、2021YFC2202603) 国家自然科学基金(12172288)。 

主　　题：空间引力波探测 二阶CW方程 编队设计 摄动法 太极 

摘      要：针对基于CW(Clohessy-Wiltshire)方程所设计的空间引力波探测编队在二体非线性引力场下的臂长发散问题,提出了一种基于二阶CW方程的编队构形设计方法。推导了二阶CW方程的微分形式,利用摄动法得到了二阶CW方程的近似解析解,并以此为基础证明了完美空间圆形绕飞轨道的不存在性,分析了基于CW方程所设计的标称构形的发散原因;基于二阶CW方程与能量匹配周期条件以航天器相位角为优化变量构建了编队构形优化模型,建立了基于全局优化算法和模式搜索算法的多约束构形优化方法;以“太极任务为背景对优化结果进行了仿真验证。仿真表明:所提出的优化方法能够将编队臂长的平均误差降低至0.32%、最大误差降低至0.44%。