基于J_2项和大气阻力摄动的卫星编队保持方法研究

研究J2摄动和大气阻力对低轨编队卫星相对位置的影响,在此基础上给出一种编队保持方案。文中定量分析了J2摄动对编队卫星三轴相对位置的影响,给出了大气阻力对编队卫星相对轨道要素影响表达式。在同时考虑两种摄动力前提下,推导给出了x方向受摄动的漂移量Δx与编队卫星轨道长半轴之差Δa的周期变化量之间的解析关系式,基于该关系式,设计了单边极限环形式的卫星长期编队保持控制方案。最后通过数学仿真验证了该方案的可靠性,仿真结果与理论分析相符。该控制方案在计算控制量时只需知道编队卫星的轨道长半轴之差,容易实现,为工程实践提供依据。

微小卫星编队飞行解析构型维持控制方法

编队构型维持是卫星编队飞行的基础.J2摄动和大气阻力是影响近地轨道卫星编队构型的主要摄动力,通常导致星间相对速度的长期变化,从而造成编队构型发生漂移.本文针对近地轨道卫星编队飞行,基于平均化的思想,采用平均相对速度表示编队构型漂移率,推导了平均相对速度与脉冲速度增量之间的解析表达式.通过引入平均相对加速度,将摄动力下的相对运动等效为匀变速直线运动.将其与单边极限环控制方法结合,提出一种基于星间测距信息的解析构型维持控制策略.仿真结果表明,该解析算法简单有效,易于工程实现,尤其适合微小卫星的星间自主控制.

组网卫星电推进自主轨道保持方法

以某对地观测星座任务为背景,对基于电推进的组网卫星自主轨道保持控制方法进行研究。由地面进行标称轨道递推并定期上注,星上考虑地球非球形J2项摄动进行本星和标称星拟平均轨道参数递推,采用单边极限环方法进行面内相位保持控制。针对长期运行在对日定向模式的倾斜轨道且固定太阳翼卫星,考虑能源、程控任务、轨道偏心率等约束,设计了卫星自主轨控实施方案。以高精度轨道摄动模型进行数学仿真,验证了算法的有效性。