地面多目标快速响应任务轨道设计

针对多目标快速响应对地成像任务,提出了一种J_(2)摄动下4个地面目标重复访问以及5个地面目标单次访问的轨道设计方法。首先在轨道倾角已知的假设下,通过第1个目标点的访问约束解析得到升交点赤经和参数纬度幅角,然后通过第2、3、4个目标点的访问约束数值求解得到近地点角距、偏心率和半长轴。最后,通过增加回归轨道约束或第5个目标点的访问约束,将轨道设计问题转化为只含有倾角的一维非线性方程,通过一维数值搜索进行求解。仿真结果表明,通过所提方法设计轨道的星下点轨迹能够精确经过指定的多个地面目标,验证了方法的有效性和正确性。

载人航天器舱外在轨维修设计与实现

在航天员的参与下,载人航天器舱外设备的维修更换给航天器的长寿命运行提供了途径。为此,文章提出适用于舱外在轨维修的技术解决途径,以载人航天器舱外摄像机为例,对摄像机标志、操作机械接口、电接口、航天员抓握、防飘等方面进行了维修性设计。对我国载人航天器舱外摄像机的维修过程开展仿真和在轨维修试验,验证了舱外摄像机维修设计的正确性和合理性。该设计可为我国载人航天器设备的维修性设计提供参考。

星下点轨迹恒定的低轨星座构型设计方法

为探寻适用于低轨巨型星座的构型设计方法,提供了一种所有卫星共星下点轨迹,且该轨迹固定不变的低轨恒定轨迹星座构型解析设计方法。该构型用回归因子、卫星总数两个参数进行编码。首先,利用平均轨道根数思想,建立了地球非球形摄动带谐项阶数为J 4条件下的回归轨道设计解析模型。其次,根据卫星与地球相对运动规律,确立了满足共星下点轨迹条件的解析式。最后,结合回归轨道设计与共星下点轨迹设计思想,建立低轨恒定轨迹星座构型设计模型。最终仿真结果表明,该构型设计方法符合所有卫星共星下点轨迹、且轨迹固定不变的设计预期,验证了本构型设计方法的有效性。本星座构型具有形式简易、构型易维持、覆盖范围广的特点,确保了空间系统与地面系统的方位一致性,极大程度降低了星地系统协同的复杂度。

长期在轨运行卫星的轨道维持技术

本文研究近地轨道卫星长期在轨运行的轨道维持问题。轨道维持的任务是将卫星的星下点轨迹保持在设计的参考轨迹附近。近地轨道卫星所受的摄动力包括地球引力摄动、日月摄动、大气阻力摄动和光压摄动等,而影响卫星轨道星下点漂移的主要因素是大气阻力摄动。本文给出了一种新的卫星轨道维持策略,数学仿真表明了其有效性。

卫星星座整网轨道确定分析与仿真(英文)

编队飞行的卫星或卫星星座对轨道确定自主性和精度提出了较高要求。针对这个问题,通过建立星座的轨道动力学模型和星间观测的测量模型,将星座中的星间观测数据和地面观测数据融合起来,将待估的卫星轨道参数和部分动力学参数进行适当的分类,研究卫星星座整网轨道确定的新方法,并在理论上分析了整网定轨方法能提高定轨精度的原因;最后采用自主开发的卫星星座整网轨道确定软件进行了仿真计算。计算表明,该方法能有效地减少对地面站的依赖,并较大幅度提高定轨时卫星绝对位置和相对位置精度。

低轨回归轨道卫星轨迹漂移特性分析与控制

针对低轨回归轨道卫星,建立了星下点轨迹漂移的数学模型,研究了星下点轨迹保持控制的问题。首先,分析了回归轨道星下点轨迹的约束条件,给出了星下点轨迹漂移与卫星轨道根数偏差之间的关系。在此基础上,将星下点轨迹保持控制问题转化为基于平均轨道根数的相对轨道控制问题,其中参考卫星是虚拟的,仅受到地球引力影响,利用高斯摄动方程建立了包含J2摄动和大气阻力摄动的相对运动方程,基于Lyapunov理论设计了星下点轨迹保持的相对平均轨道根数反馈控制律。仿真结果表明,所设计的星下点轨迹控制律能有效地实现星下点轨迹保持的要求。

关于星-星跟踪与地面跟踪的联合定轨问题

关于航天器测轨问题 ,由天基网部分地代替地基网是目前航天测控的一个发展趋势 ,现已实现的利用全球导航系统 (GPS)和跟踪与数据中继卫星系统 (TDRSS)对低轨用户星的测轨手段就是如此。本文将阐述另一种类型的测轨模型和具体定轨方法 ,即一个中低轨卫星星座中的卫星与地面站的组合对星座中其它卫星进行定轨。

ASTRON-G卫星定轨精度和地面跟踪效率分析

结合最新数据,探讨了GNSS系统对最新的空间VLBI计划(VSOP2)———ASTRON-G卫星定轨情况、地面跟踪网对卫星的跟踪效率,以及地面观测站与卫星实现联合观测射电源的情况等,并给出了分析结果。

星下点轨迹为“∞”字形同步卫星轨道的实现及应用

同步卫星是对地观测卫星系统设计中最常见的方法之一,它能使卫星周期性地经过同一地区的上空时可进行循环覆盖。通过计算机仿真模拟,详细讨论了各种同步卫星的星下点轨迹的情况,提出了一种可以实现星下点轨迹为水平“∞”字形的同步卫星变轨轨道,并结合我国的地理特征给出了不同轨道参数情况下的定量分析以及它的应用。

GEO卫星波束指向地面轨迹的计算与应用

由于受到各种空间因素的影响,GEO卫星通常工作在小倾角轨道,通过姿态偏置控制可以维持卫星多波束天线的中心视轴对地指向点固定,但除视轴外的其他波束中心以天为单位,进行周期性移动,在工程中会造成地面站指向偏移,影响卫星多波束资源的使用。通过理论分析与公式推导,给出了卫星多波束天线中任意波束中心指向地面轨迹的解算过程,并对其进行了仿真计算与分析,可以作为实际工程应用的理论参考。

美国空间目标跟踪编目发展综述

对美国空间目标跟踪编目发挥关键作用的全球地面观测站系统和轨道预报模型系统在过去50 a中的发展历程进行了综述,总结了美国空间目标跟踪编目的发展特点,得出了增强我国空间系统安全的启示。

一种高精度在轨试验窗口设计方法研究

在空间试验任务中,合理的试验窗口规划是保障飞行任务顺利开展的前提。考虑试验过程中的地面测控约束、可见光相机光照约束、太阳高度角极性约束及飞行器本体阳光反射角约束,建立了飞行器高精度轨道动力学模型、在轨试验约束条件模型;利用数学仿真验证了在轨试验窗口设计方法的正确性。

遥感卫星的地面覆盖与轨迹控制

对遥感卫星的地面覆盖进行了分析，提出了为满足应用要求及有效载荷的地面覆盖，卫星轨道的选择方法。

多目标多约束组合体与飞船轨道维持优化

针对天宫二号/神舟十一号任务组合体运行与飞船返回要求,建立了升交点经度、轨道偏心率、指定时刻轨道高度及速度倾角等多目标特征参数的控制方程;根据组合体至飞船撤离准备各阶段的飞行特点,分析了近圆轨道偏心率中长期演化情况以及飞船返回双脉冲控制量随控制时间的变化规律,提出了通过两次组合体与飞船联合规划来满足不同约束的控制策略;根据撤离后飞船、天宫以及伴星的相对运动关系研究了结合规避控制的飞船双脉冲维持优化控制方案。最后依据神舟十一号任务的飞行过程,设计算例验证了该方法的有效性,具有较好的工程应用价值。

航天飞机地面返场操作技术研究

介绍了航天飞机最初设计的返场操作方案和服役后实际执行的返场操作,详细介绍了轨道器从着陆于跑道到轨道器处理厂房,而后再次运抵发射台,直至在发射前所执行的地面维护操作。基于航天飞机的返场操作,提出未来研制天地往返可重复使用运载器在地面维护操作方面的建议。

一种星下点精确重访约束下的轨道设计方法

针对给定星下点的精确重访轨道设计,提出了一种已知两星下点精确重访约束下的圆回归轨道设计方法。分析了卫星的地心矢量同星下点地心矢量的关系,将精确星下点重访约束轨道设计问题转换为惯性坐标系内的一个动矢量同动坐标系内一个定矢量在惯性系下的重合问题。建立了不同轨道参数各自对应的目标函数,通过对目标函数零点的搜寻确定相应轨道参数,完成轨道设计。计算及仿真结果表明,所提出的构造目标函数并搜索零点的方法能够设计出满足约束条件的轨道,达到了预期目标。

高轨飞行器主动段双向测控陆基导航方案

高轨飞行器主动段飞行过程中,倒置GPS导航等传统陆基导航方案存在资源需求高、导航精度差等问题。研究了地天地双向测控(TT&C)陆基导航方案和天地天双向测控陆基导航方案,建立了时序分析模型,阐述了天地天双向测控陆基导航方案的定位数据使用延迟约为地天地双向测控陆基导航方案的1/2。通过理论分析推导和仿真验证,对比了不同陆基导航方案的资源需求、导航精度及位置速度准确度。结果表明:双向测控陆基导航方案相比传统陆基导航方案对地面站资源需求少,导航精度高,且天地天双向测控陆基导航方案的位置速度准确度更高。

中继卫星系统组网备份策略研究

针对我国中继卫星系统组网备份策略问题,在分析国外中继卫星系统有关情况,尤其是美国中继卫星系统组网备份策略的基础上,讨论了我国中继卫星系统组网备份的途径,针对我国实际情况提出了目前宜采用发射备份星进行备份的策略,后续应考虑具备轨位漂移能力实现系统重构的备份策略。分析了我国组网备份的技术能力,研究了轨位漂移、多星共位控制和规划调整等技术手段,提出了为具备漂移能力而带来的技术问题及其解决途径,并指出了后续研究的方向。

低轨卫星倾斜轨道设计及优化

根据有效载荷性能和任务需求对低轨卫星的倾斜回归圆轨道设计进行了研究,以升交点赤经为参数,对1个回归周期内特定目标的覆盖性能指标进行了优化。算例表明:卫星对地面目标点的覆盖率可达0.977 5。如需对多个目标点或目标区域进行观测,可在此基础上增加目标点再作优化设计,以获得最佳覆盖性能。

长周期高精度回归轨道与脉冲轨道控制策略设计

针对长周期回归轨道设计和维持问题,研究了一种基于高阶Poincaré映射的高精度引力场中回归轨道优化设计和控制的通用性半解析方法,其中摄动包含大气阻力、太阳辐射压力和日月三体引力等因素。通过对Poincaré映射进行高阶展开并表示为多项式形式,可精确近似对一个或者多个回归周期内的轨道递推,从而在赤道升交点处施加脉冲推力,实现高精度的回归轨道设计和控制。提出了分别解决严格和宽松2种回归约束下问题的方法,并应用于实际在轨TerraSAR-X、Landsat-8、IRS-P6、SPOT-7和UoSAT-12任务的回归模式。所提方法具有计算效率和精度高的优点,可用于星上自主轨道递推和轨道控制。