基于GPS对地球同步轨道自动转移飞行器进行导航的可行性分析

研究利用GPS对地球同步轨道自动转移飞行器进行导航的方法,分析了飞行器在转移过程中可用的GPS卫星数目,在地心惯性坐标系下建立了惯导误差和GPS的伪距、伪距变率模型,采用渐消因子的自适应卡尔曼滤波对飞行器进行组合导航.仿真结果表明,可用GPS卫星的数目随着飞行器高度的增高而减少,因此无法利用单一历元观测信息直接对飞行器导航.但采用多历元观测信息和动力学模型相结合的滤波方法可对飞行器进行组合导航,当飞行器初始位置偏差为1km,初始速度偏差为1 m/s,伪距及伪距变率观测均方差分别为10 m和0.05 m/s时,地球同步轨道自动转移飞行器的最终位置偏差小于50 m,速度偏差小于0.02 m/s.

欧洲自动转移飞行器

分析了欧洲自动转移飞行器。首先介绍其研制概况、货运能力,然后分析其总体结构和飞行任务,探讨其发展潜力、总结其设计特色,最后展望其未来应用。

欧洲自动转移飞行器电源系统设计及启示

介绍了"自动转移飞行器"(ATV)电源系统采用的3项关键技术:太阳翼X构型设计,太阳电池电路交叉布阵,蓄电池组充电控制模式;探讨了这些技术对平衡不同光照条件输出功率、降低遮挡对每个太阳电池阵输出功率的影响,以及确保蓄电池性能安全可靠的优势;并讨论了ATV电源设计方案对我国货运飞船和空间站电源系统设计的借鉴意义。

利用虚拟观测提升自动转移飞行器导航精度

针对自动转移飞行器(ATV)自主导航过程中的高精度要求,提出了一种利用加表虚拟观测信息辅助捷联惯性(SINS)/天文(CNS)的组合导航方案。该算法利用了ATV无动力轨道飞行时的完全失重条件来改进SINS导航动力学方程,并获取加表零偏虚拟观测信息,从而实现导航状态的精确估计。不同更新率SINS/CNS/虚拟观测等多源信息融合采用了扩展Kalman滤波方法。ATV典型轨道仿真结果表明,虚拟观测信息的引入使ATV纯惯性导航定位、定速精度分别提升了82.33%和93.87%,使SINS/CNS组合导航定位、定速精度分别提升了98.35%和98.72%,定姿精度相应地维持不变。加表虚拟观测的引入使SINS在不增添其他传感器的情况下提升了导航精度,降低了SINS对外测信息的依赖性,具有重要实用价值。

欧洲自动转移飞行器项目概览

2012年10月3日，欧洲航天局（ESA）的第三艘自动转移飞行器（ATV-3）——“阿马尔迪”（Anlaldi）结束了其长达6．5个月的补给和服务“国际空间站”（ISS）的任务再入地球大气层。2013年4日，将向“国际空间站”发送ATV-4——“爱因斯坦”（AlbertEinstein）。

自动转移飞行器的轨控总体方案

介绍了欧空局的自动转移飞行器(ATV)的轨道控制方案和技术。给出了ATV的飞行方案、测量敏感器和执行机构的配置,以及在空间站调相段、寻的段、接近段和最终逼近段的轨控策略。

欧洲自动转移飞行器(ATV)进行首飞

欧洲首架自动转移飞行器（ATV）于格林尼治时间3月9日4点03分（北京时间9日中午12时03分）由阿里安5ES火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空，计划于4月3日与国际空间站自动对接，在太空停留6个月后脱离空间站，并在可控情况下在太平洋上空的大气层内烧毁。按计划，ATV将完成3项任务：一是为国际空间站运送8t左右的水、燃料、食品和科学仪器等；二是充当太空拖船，利用自身动力帮助空间站提升轨道；最后带走空间站上无法处理的废弃物。

别了,欧洲货运飞船!——最后一个“自动转移飞行器”升空

2014年7月29日,阿里安-5ES火箭成功将欧洲航天局(ESA)的第5个、也是最后一个"自动转移飞行器"(ATV-5)送入目标初始轨道,执行"国际空间站"(ISS)货运补给任务,开启"自动转移飞行器"系列的谢幕之旅。飞船用自身推力器提升轨道,8月12日与"国际空间站"交会,自动停靠在星辰号服务舱的对接口上。对接前,飞船已自由飞行逾6×106km。此次任务中,"自动转移飞行器"共向"国际空间站"运送超过6.5t食物、水、衣物、备用硬件和科学材料,而它自重亦达13t,ESA官员介绍说,满载的自动转移飞行器-5是阿里安-5火箭投入使用以来发射过的质量最大的有效载荷,亦是2011年美国航天飞机退役后质量最大的"国际空间站"到访航天器。任务预计持续到2015年1月。此次任务的亮点除了是"自动转移飞行器"系列的谢幕之旅外,还试验了新型交会敏感器。

欧洲研制的自动转移飞行器

１９９５年１０月，在图卢兹召开的欧洲航天局（ＥＳＡ）部长级会议上，ＥＳＡ成员国批准了作为欧洲参加国际空间站计划一部分的自动转移飞行器（ＡＴＶ）的研制。它将成为一种维护及后勤保障飞行器，为空间站定期提供再补给。ＡＴＶ将于２００３年初投入实用，到２０１３年完成大约８次或更多的维护飞行任务。这主要取决于空间站的寿命是否延期。ＡＴＶ将成为欧洲分担国际空间站公共运行费用的工具。

欧洲“自动转移飞行器”近况

欧洲“自动转移飞行器”近况□□欧洲空间局（ＥＳＡ）各国政府于１９９５年１０月批准实施“自动转移飞行器”（ＡＴＶ——ＡｕｔｏｍａｔｅｄＴｒａｎｓｆｅｒＶｅｈｉｃｌｅ）计划，当时决定此计划的预算为６．６１亿欧洲货币单位（ＥＣＵ）。按今天的兑换率，６．６１...

ATV交会飞行控制策略研究

"自动转移飞行器"(ATV)是欧洲航天局(ESA)服务"国际空间站"(ISS)的项目。ATV货运飞行器自动执行调相,交会与对接、分离、降轨,以及受控毁坏性再入。ATV对ISS的交会对接可脱离地面控制自主完成,ATV交会使命将朝向载人航天飞行发展,高度自主性与严格安全性是ATV使命设计的主要特点。在自主交会飞行期间,飞行器在任意1次故障后可继续运作,2次故障后确保飞行安全(避免与ISS相撞)。除了标称飞行系统中的"故障探测、隔离与修复"(FDIR)能力外,ATV还有"飞行控制监测"(FCM)与"邻近飞行安全性"(PFS)的附加监测与安全性功能。第1个ATV飞行器(ATV-JV)于2008年3月9日发射,2008年9月29日成功完成验证演示和服务使命后再入地球大气。第2个ATV飞行器(ATV-JK)将于2011年2月15日发射。ATV规划与正在研制的"先进再入飞行器"(ARV)使命,将有力增强欧洲在未来载人航天飞行与太空探测中的地位。

国外中继卫星对航天器交会对接的测控通信支持

中继卫星系统的天基测控通信是近代航天技术的重大突破,它能够有效地满足航天器交会对接的测控通信需要。文章分析了美国"跟踪与数据中继卫星系统"(TDRSS)和欧洲"阿特米斯"(ARTEMIS)中继卫星对"自动转移飞行器"(ATV)与"国际空间站"(ISS)交会对接任务的测控通信支持,总结了国外中继卫星系统支持航天器交会对接任务的4个特点:①构建以中继卫星系统为主的天地一体化测控通信网;②推荐使用TDRS卫星单址天线支持同一波束内2个目标的测控通信;③中继终端采用多副S频段天线实现测控通信的连续覆盖;④在加强国际合作的同时大力发展自己的中继卫星系统。研究表明,以中继卫星系统为主的天地一体化测控通信网,可以解决当前陆海基测控网所面临的覆盖率低、运行成本高等难题,能为航天器交会对接任务提供有力的测控通信保障。

欧洲第2艘货运飞船升空

2011年2月16日，欧洲第2艘自动转移飞行器（ATV）——“约翰尼斯一开普勒”（JohannesKepler）货运飞船由阿里安-5ES火箭发射，执行“国际空间站”补给任务。此次发射也是“阿里安”火箭第200次成功发射。