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地球静止轨道cw方程建模误差分析

哈尔滨工程大学学报 2021年第6期42卷 785-792页

作者：任家栋张大力曾庆双哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

针对地球静止轨道的小倾角、小偏心率的特点,本文在瞬时密切轨道坐标系推导分析了cw方程的各类误差要素,包括地球非球形摄动、三体引力等环境误差,以及线性化误差、非圆轨道相关误差等。采用误差线性化方法结合cw方程解析解得到了J_(2)... 详细信息

针对地球静止轨道的小倾角、小偏心率的特点,本文在瞬时密切轨道坐标系推导分析了cw方程的各类误差要素,包括地球非球形摄动、三体引力等环境误差,以及线性化误差、非圆轨道相关误差等。采用误差线性化方法结合cw方程解析解得到了J_(2)、偏心率相关误差项的解析表达式。数值计算表明:地球静止轨道下cw方程的误差项要素较多,与相对运动构型的尺寸、漂移特性等均相关。二次项误差、偏心率相关误差、J_(2)项相关误差量级相当,是地球静止轨道cw方程的主要误差源,同时呈现出常数和低频波动相结合的误差形式,分析结果可作为地球静止轨道高精度相对导航和制导设计的理论依据。

关键词：地球静止轨道卫星相对运动 cw方程 J_(2)项摄动太阳光压摄动三体引力摄动误差分析

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基于cw方程的卫星编队飞行相对运动分析

测绘科学与工程 2017年第2期37卷 62-66,72页

作者：李今飞王园园元朝鹏中国天绘卫星中心北京100102

随着航天技术水平的不断提高，卫星平台逐步向小型化、低成本发展，卫星编队飞行技术在该过程中日益成熟，通过卫星编队可以实现较多复杂功能。国外在此领域已有多个成功案例，如美德合作研制的重力和气候实验卫星（GRACE—1，2）、德国... 详细信息

随着航天技术水平的不断提高，卫星平台逐步向小型化、低成本发展，卫星编队飞行技术在该过程中日益成熟，通过卫星编队可以实现较多复杂功能。国外在此领域已有多个成功案例，如美德合作研制的重力和气候实验卫星（GRACE—1，2）、德国Tandem—TerraSAR编队卫星等；国内也取得了较快发展，如天宫二号伴随小卫星试验等。本文基于cw方程对卫星编队飞行相对运动关系，进行了定量和定性研究，分析了cw方程的使用约束条件及解的初始条件对编队卫星形成稳定状态构形的影响情况，并通过实例进行了结果验证，取得了较好结果。

关键词： cw方程卫星编队相对运动分析

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圆轨道近程自主交会轨道设计

宇航学报 2007年第3期28卷 653-658页

作者：刘鲁华汤国建余梦伦国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073 中国运载火箭技术研究院北京100076

采用线性化cw方程研究了空间飞行器近程自主交会轨道设计问题。结合多冲量滑移算法和工程上对交会时间的要求,提出了快速、指数及慢速滑移轨道的概念,给出了三种轨道的设计方法和实现算法。本方法可以实现接近操作减速以及撤离操作加速... 详细信息

采用线性化cw方程研究了空间飞行器近程自主交会轨道设计问题。结合多冲量滑移算法和工程上对交会时间的要求,提出了快速、指数及慢速滑移轨道的概念,给出了三种轨道的设计方法和实现算法。本方法可以实现接近操作减速以及撤离操作加速的任务要求。通过仿真对接近和撤离等交会操作进行了验证,仿真结果表明设计方法可行,满足交会任务对时间及状态参数变化规律的要求。

关键词：交会对接 cw方程轨道设计滑移轨道接近操作撤离操作

基于自适应容积卡尔曼滤波的非合作航天器相对运动估计

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航空学报 2014年第8期35卷 2251-2260页

作者：于浛魏喜庆宋申民刘铭哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心黑龙江哈尔滨150001 上海机电工程研究所上海201109

针对目标星无信息传递以及无特征光点的非合作目标交会对接问题,提出了一种利用立体视觉的相对运动估计方法。由于测量装置安装在非质心位置时,cw方程描述的卫星相对运动所存在的误差不能忽略,因而通过给出适用于椭圆轨道和圆轨道下的... 详细信息

针对目标星无信息传递以及无特征光点的非合作目标交会对接问题,提出了一种利用立体视觉的相对运动估计方法。由于测量装置安装在非质心位置时,cw方程描述的卫星相对运动所存在的误差不能忽略,因而通过给出适用于椭圆轨道和圆轨道下的一般耦合模型,来描述姿态运动对位置运动的影响。为了克服模型的严重非线性以及噪声统计特性时变的问题,提出了基于Sage-Husa噪声估计器的自适应滤波器。仿真表明:该算法能够适应测量噪声统计特性随时间变化的情况,具有较高的相对运动估计精度。

关键词：相对运动立体视觉 cw方程容积卡尔曼滤波自适应滤波算法

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航天器末端拦截自适应博弈策略

宇航学报 2020年第3期41卷 309-318页

作者：王淳宝叶东孙兆伟孙楚琦哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对航天器末端拦截博弈问题,基于微分对策理论研究了各星的博弈策略。根据拦截空间是否具有防御器将博弈态势分为双星博弈和三星博弈。首先考虑拦截器与目标的双星博弈态势,以终端脱靶量为指标设计了相对博弈策略,并提出时间分析方程... 详细信息

针对航天器末端拦截博弈问题,基于微分对策理论研究了各星的博弈策略。根据拦截空间是否具有防御器将博弈态势分为双星博弈和三星博弈。首先考虑拦截器与目标的双星博弈态势,以终端脱靶量为指标设计了相对博弈策略,并提出时间分析方程以提高策略对不同拦截态势的自适应性。然后,考虑具有防御器的三星博弈态势,提出了博弈切换策略将其化为分段双星博弈,并将双边时间方程扩展到三星博弈中,使拦截器在不被防御器反拦截的情况下,实现对目标的快速拦截。最后仿真分析了博弈策略与时间分析方程对航天器拦截博弈问题的有效性。

关键词：末端拦截微分博弈 cw方程零控脱靶量时间分析方程

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J_2摄动下卫星相对运动解析方程研究

航天控制 2017年第2期35卷 44-50页

作者：周敬郑建华李明涛中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100190

在圆/近圆参考轨道下,依据含有J_2摄动的卫星相对运动动力学模型,提出将变化幅度较小的地心距及轨道倾角平均化,求解J_2摄动下卫星相对运动动力学模型,获得了适用于任意初始条件的、以相对位置和相对速度为变量的、解析形式的J_2摄动卫... 详细信息

在圆/近圆参考轨道下,依据含有J_2摄动的卫星相对运动动力学模型,提出将变化幅度较小的地心距及轨道倾角平均化,求解J_2摄动下卫星相对运动动力学模型,获得了适用于任意初始条件的、以相对位置和相对速度为变量的、解析形式的J_2摄动卫星相对运动方程。仿真结果表明,与经典cw方程相比,J_2摄动下卫星相对运动精度提升明显,证明了所提方法的合理性和准确性。

关键词：相对运动 cw方程 J2摄动解析方程

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空间交会对接寻的段三次变轨策略分析

上海航天 2008年第5期25卷 37-41,48页

作者：乐晋徐世杰张崇峰北京航空航天大学宇航学院北京100083 上海宇航系统工程研究所上海201108 上海航天技术研究院上海201109

根据第一次变轨采用地面或自主引导,以及后两次变轨策略,提出了采用Hohmann变轨与cw双脉冲最优变轨、cw双脉冲变轨+中途一次修正,以及cw三脉冲最优变轨的空间交会对接寻的段三次变轨方案。仿真分析了方案中Hohmann变轨椭圆转移轨道远地... 详细信息

根据第一次变轨采用地面或自主引导,以及后两次变轨策略,提出了采用Hohmann变轨与cw双脉冲最优变轨、cw双脉冲变轨+中途一次修正,以及cw三脉冲最优变轨的空间交会对接寻的段三次变轨方案。仿真分析了方案中Hohmann变轨椭圆转移轨道远地点高度、cw双脉冲转移时间、总转移时间或第二次变轨时间与总特征速度的关系,并给出寻的段变轨策略建议。

关键词：空间交会寻的段轨道机动 cw方程 Hohmann变轨

多星博弈拦截Nash和Pareto策略研究

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航天控制 2019年第4期37卷 41-46页

作者：徐东宇王淳宝赵硕叶东哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 中国空间技术研究院北京100094 航天东方红卫星有限公司北京100094

针对多星博弈拦截问题,基于微分博弈对策研究了各航天器的博弈策略。分别讨论了多颗拦截器的非合作Nash反馈策略,以及合作Pareto反馈策略。首先针对Nash均衡,各拦截器以终端零控脱靶量为指标设计了博弈策略,而目标的策略以终端脱靶量的... 详细信息

针对多星博弈拦截问题,基于微分博弈对策研究了各航天器的博弈策略。分别讨论了多颗拦截器的非合作Nash反馈策略,以及合作Pareto反馈策略。首先针对Nash均衡,各拦截器以终端零控脱靶量为指标设计了博弈策略,而目标的策略以终端脱靶量的加权和进行设计。进一步,考虑各拦截器采取合作方式进行拦截,相应的博弈策略基于单一指标的凸组合进行设计,而目标的策略保持不变。通过比较,Nash反馈策略与Pareto反馈策略相同,使得拦截器可以采取非合作模式实现合作拦截的目的。最后仿真分析了2颗拦截器对同一目标进行拦截的博弈态势,表明了本文提出的博弈策略对多星博弈问题的有效性。

关键词：末端拦截 Nash博弈 Pareto博弈 cw方程零控脱靶量

编队卫星自主相对导航简化强跟踪UKF滤波算法

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科学技术与工程 2016年第31期16卷 106-112页

作者：杨文革李兆铭楼鑫装备学院光电装备系北京101416 装备学院研究生院北京101416 中国卫星海上测控部江阴214400

针对编队卫星自主相对导航过程中存在模型不确定性及噪声统计特性时变导致EKF滤波算法估计精度降低、鲁棒性较差的问题,以STF为理论框架,设计了简化强跟踪UKF(SSTUKF,simplified strong tracking unscented kalman filter)滤波算法。该... 详细信息

针对编队卫星自主相对导航过程中存在模型不确定性及噪声统计特性时变导致EKF滤波算法估计精度降低、鲁棒性较差的问题,以STF为理论框架,设计了简化强跟踪UKF(SSTUKF,simplified strong tracking unscented kalman filter)滤波算法。该算法基于STF的等价表示来计算次优渐消因子,避免了计算Jacobi矩阵,通过在线实时调整滤波增益矩阵,确保系统理论模型偏离实际模型时输出残差序列相互正交,增强算法的鲁棒性,并且对时变的噪声统计特性不敏感。结合cw系统模型线性特点,用标准卡尔曼滤波中的时间更新代替相应的UT变换过程,在提高估计精度的同时有效地降低了运算量,增强算法的实时性。仿真结果验证了该算法的有效性。

关键词：相对导航简化强跟踪UKF 渐消因子 cw方程