应用GNSS数据拟合的卫星自主维持星座构型策略

利用全球导航卫星系统(GNSS)数据拟合得到在轨情况下的相对半长轴拟合结果,并以此为输入构建应用GNSS数据拟合计算的卫星自主维持星座构型策略。自主构型维持策略根据卫星轨道纬度幅角与半长轴之间的微分关系与星载GNSS接收机测量得到的高精度纬度幅角信息,对星座构型维持过程中相对半长轴的变化情况进行拟合计算,得到高精度的相对半长轴拟合计算结果,从而大幅度提高利用GNSS数据对轨道相对半长轴的测量精度。对极轨星座的仿真结果表明:上述星座构型维持策略能够有效提高构型维持精度,可以满足未来大规模星座自主高精度构型维持的需求。

带有控制增益自校正的甚低轨道卫星自主轨道维持方法

为实现甚低轨道的长期稳定运行,分析了甚低轨道的摄动特性,设计了一种带有轨控增益校正的自主轨道维持方法。该方法可通过前一次轨控的结果对轨控增益进行校正,提高轨控算法对卫星质量、推力大小等不确定因素的鲁棒性,逐渐提高轨道控制的精度。对轨道控制的频率、每次轨控的时间长度及对偏心率的影响进行了分析,仿真结果表明:自主轨道维持方法能实现甚低轨道高度维持控制,在参数不确定的情况下,与传统算法相比可大幅提高轨道控制的精度,确保平均偏心率矢量收敛,满足甚低轨道卫星的长寿命要求。所设计的算法结构简单,运算量小,可由目前的星载计算机实现。

小卫星星座及其自主运行技术

介绍了小卫星星座的概念、研究和发展水平 ,指出小卫星星座具有单个小卫星无法替代的独特功能 ,在很多领域有着广泛的用途 ;同时着重强调了它在军事上的重要意义。针对小卫星星座的自主运行 ,重点研究了星座自主导航和自主维持技术。

应用LoRa通信协议的松散式有界星群构型设计

针对卫星星群项目高规模化、低成本、低功耗的特性需求,提出一种基于地面新兴物联网协议——LoRa(Long Rang)协议的松散式、低成本、大容量的空间自组织星群系统。该系统由1颗主星和多颗子星构成,每颗子星分别运行于以主星为中心、特定距离为半径的独立球形壳体层中,每颗子星与主星具有双向通信,子星与子星间无通信需求,实现分布式空间传感器网络(SW)的功能,能够自主、协调地完成空间高精度观测任务和数据采集任务。该星群系统设计成本低,在轨构型维持简单,功耗低,其壳层式有界构型的设计方法及维持方式,适用其他任何无特殊队形要求的松散式有界星群系统中,具有广泛的应用价值。

基于事件驱动的航天器星下点轨迹维持控制

针对超低轨航天器高精度自主轨道维持问题,考虑通信受限和大气阻力摄动的影响,提出基于事件驱动机制的模糊自适应控制方法。首先,建立基于相对平均轨道根数的航天器轨道动力学模型,采用模糊自适应控制方法估计大气阻力带来的扰动项。然后,在控制器细胞卫星一侧采用事件驱动机制,减少控制器细胞卫星和电推力器细胞卫星之间的通信负担和计算量,并且保证在一定时间内控制推力保持不变,以延长电推力器细胞卫星寿命。随后,提出基于事件驱动的模糊自适应轨道控制算法来维持星下点轨迹。最后,通过仿真验证了所提出算法的有效性。