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空间作战拦截轨道设计与优化

随着航天技术的兴起及其在军事上的应用,战场空域迅速从大气层扩展到外层空间,军事活动和国防安全领域也得到了相应拓展。这一切正在改变现代战争的形态,陆、海、空、天、电一体化成为现代高技术条件下局部战争的主要作战形式。争先进入空间、利用空间和控制空间,已成为世界各军事大国国家安全与发展战略的重要内容。未来战争的战火很有可能首先从军用航天器点燃,空间作战将成为未来战争的一种重要模式。本文正是在这种大背景下,系统地研究了航天器空间作战过程中的最优拦截轨道设计方法。首先,在简单介绍航天器及天体运动的基本理论和方法的基础上,引出航天器轨道的描述和计算方法。提出了几种航天器拦截的方法,并推导出每种方法的数学模型,选择性的给出了航天器为圆轨道时两次冲量最小能量共面拦截和最小能量异面拦截的详细运动模型和算例分析。然后,采用坐标原点在目标飞行器质心的惯性坐标系来描述追踪器对目标器的相对运动方程,应用Pontryagin极小值原理建立了有限推力作用下空  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

《航天器工程》2000年02期
航天器工程

返回式卫星轨道设计

返回式卫星轨道设计方法,是在我国发射并回收成功16颗卫星的基础上总结出来的,并参考了已经制定的各类有关轨道设计标准,包含了有轨道控制...  (本文共8页) 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

连续小推力作用下航天器机动轨道设计

随着航天技术的发展,近地小行星探测、月球探测、太阳系行星探测等深空探测任务逐渐成为人类航天探索领域的研究热点。采用连续小推力推进方式实现航天器轨道机动是实现未来载人登月任务、火星探测任务需要突破和掌握的关键技术,是我国未来小行星探测、深空探测、载人登月、火星探测等任务面临的亟待解决的关键问题,因此具有重要的研究意义。论文以近地轨道机动、近地小行星探测以及日地三体引力场周期轨道设计为任务背景,系统地研究了二体引力场中航天器在连续小推力作用下机动轨道设计的相关理论问题,以及在圆形限制性三体问题中周期轨道设计和轨道保持等问题。提出了一种虚拟引力场概念,并基于此提出了连续小推力机动轨道设计的解析、半解析方法,分析了这些方法所具有的特性及未来潜在应用,为未来空间机动任务轨道设计提供了新的技术储备。论文的主要研究工作总结如下:第一:研究了二体引力场中连续小推力作用下机动轨道设计的解析方法。首先,推导了航天器在切向力、径向力以及周向推力作用下...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

高精度回归轨道设计与精确维持控制方法研究

回归轨道是指卫星星下点轨迹经过一段时间后重复出现,且在同一纬度圈上,相邻星下点轨迹间距相同的一类特殊轨道。回归轨道可实现对特定地面目标的周期性动态观测,在对地成像观测和地球科学探测等航天任务中已得到广泛应用。本文针对应用严格回归轨道的航天任务,拟从卫星轨道设计和轨道维持控制两个角度出发,研究高精度回归轨道设计方法和精确轨道维持控制方法。首先,通过对近地空间主要摄动因素进行分析,建立了近地卫星轨道动力学方程,并基于Runge-Kutta-Fehlberg数值积分法对高精度卫星轨道预报方法进行研究。通过与STK软件的轨道预报数据进行对比,验证了本文设计的轨道预报功能模块可以精确预报卫星运动状态;其次,针对地球非球形引力对卫星轨道的摄动影响,研究了基于J_2摄动项的回归轨道六要素迭代法设计方法,进而提出一种基于高阶地球重力场模型的严格回归轨道单目标优化设计方法。仿真结果表明,考虑高阶地球重力场摄动影响,使用本文提出的轨道设计方法可设计...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京理工大学
北京理工大学

小行星近距离探测交会轨迹规划与任务轨道设计

小行星探测具有重要的科学价值和工程意义,是未来深空探测的热点之一。小行星近距离探测轨迹规划问题是小行星探测任务的核心内容。小行星存在形状不规则、质量分布不均和周围力学环境复杂等问题,这些问题给小行星近距离探测轨迹规划带来了众多挑战。本学位论文以小行星近距离探测任务轨迹规划为主要研究内容,研究了小行星探测任务中的近距离逼近、悬停及绕飞轨道设计问题。首先,针对摄动影响下的小行星近距离逼近轨道进行研究。基于滑移制导策略设计了多脉冲逼近轨道,将逼近轨道分为若干段,并通过相对运动方程推导出各段所需施加的脉冲大小,从而实现任意位置、任意方向的近距离逼近过程。在此基础上,提出了分段两脉冲修正和整体重构设计两种轨道修正策略,该策略可用于修正摄动引起的位置误差。针对小行星引力场范围内的逼近过程,本文基于对偶-内点法优化设计了燃料最优多脉冲逼近轨道,并通过分析逼近过程中速度增量的分布规律给出了逼近轨道的设计依据。然后,在小行星相对系和本体系下分别研...  (本文共101页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

探月双星编队任务的轨道设计及控制

进入二十一世纪以来,各国探月热情持续高涨。同时,随着卫星编队技术的发展和应用,卫星编队的优势进一步展现。本文以双星编队为研究对象,提出了一种基于圆锥曲线拼接的地月转移轨道设计方法,并研究了月球大椭圆轨道下双星编队构型控制问题,主要进行的工作有:首先,从理论上研究了双星编队相对动力学建模方法,分析了月球引力场摄动对双星编队相对运动的影响。对探测器窗口的定义和月球探测器的近月点时间窗口做了阐述。对影响近月点时间窗口的测控约束和光照约束做了建模分析,提出了一种月球近月点时间窗口的快速计算方法,对2018年5月的近月点时间窗口做了仿真分析,分析了测控条件约束和能量条件约束对近月点时间窗口的影响,光照条件约束对绕月目标轨道的影响,得到了最佳光照下绕月目标轨道的特征。其次,基于近月点时间窗口和目标轨道特征,提出了一种基于圆锥曲线拼接法的地月转移轨道设计方法,对于轨道设计的算法做了详细阐述,分析了在发射场条件限制、目标轨道任务要求、轨道动力学...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>