多层卫星通信网络结构设计与分析

针对单层卫星网络时延高、网络阻塞概率大等问题,研究了多层卫星网络的系统结构及其特点。结合不同轨道卫星特点,引入分层卫星网络结构,采用Walker和极轨星座覆盖带设计法,设计了多层卫星网络星座。采用"弱连接"模型作为星际链路建立的基本原则,并对星座的覆盖性能和星际链路特性进行了仿真分析,结果表明,多层卫星网络在覆盖特性和星际链路性能上更具优势。     

电子侦察卫星多星侦察覆盖区域及仿真分析

针对单颗电子侦察卫星侦察覆盖范围有限的弱点,利用多颗电子侦察卫星组成卫星环、卫星星座进行侦察。建立了电子侦察卫星环对地侦察覆盖区域计算模型,对卫星环形成的覆盖带宽度和侦察盲区面积进行了计算。构建了电子侦察卫星星座对地侦察覆盖区域计算模型,讨论了相邻卫星环盲区半径与盲区中心距之间的关系对卫星星座对地侦察覆盖区域的影响。最后对卫星环侦察覆盖区域与卫星星座盲区随轨道高度、侦察天线波束角以及轨道倾角的变化关系进行了仿真分析。     

基于Gauss伪谱法的航天器气动力辅助平面变轨问题研究

气动力辅助变轨技术可以有效地节约燃料,是未来航天器新型变轨技术的发展方向之一.该文采用Gauss伪谱法对航天器从高轨道向低轨道共面轨道转移问题进行了研究.在考虑热流限制、控制约束的条件下,得到了航天器大气飞行段的次优轨迹,并对轨迹特性进行了分析,证明优化结果满足一阶最优性必要条件.同时采用间接法处理该问题,对两种方法的...     

近地快速交会调相策略设计与任务分析

基于我国2天交会对接方案,通过合理减少定轨、变轨参数计算与指令上传及不可测控区域占用的飞行圈次,建立了5圈快速交会对接的调相变轨方案,采用四脉冲修正特殊点变轨算法进行求解。给出了满足调相段终端控制精度所需要的定轨精度,分析了追踪航天器入轨精度、追踪航天器入轨远地点高度、目标轨道高度、调相段终端瞄准点等参数对最优初始相位角范围的影响规律。简要分析了为获得需要的初始相位角,目标航天器的调相策略及追踪航天器可能的发射机会。     

远程导引变轨故障后轨道重构设计与分析

研究了空间交会远程导引变轨故障后轨道重构问题,提出了轨道重构设计准则,对五冲量远程导引的每一次变轨故障分别给出了四类轨道重构方案.根据提出的设计准则对给出轨道重构方案的修正能力、测控条件、推进剂消耗、终端精度和安全性进行初步分析,确定了处理远程导引变轨故障的轨道预案.     

Walker星座自主定轨误差分析

通过对Walker星座中卫星间的相对运动进行分析,给出星间相对距离的解析表达式及其对轨道根数的偏导数,直观地描述在同轨道面和异轨道面的星间观测对轨道根数变化的体现情况;根据星座中卫星的相对位置,提出合理的约束条件和平差方法,利用星间测距网实现星座的整网定位;通过仿真算例,比较在不同情况下,采用合适的整网定位方法对轨道根数的系统误差和随机误差修正的情况。     

基于珠式模型的绳系卫星安全交会过程建模与仿真

安全交会是绳系卫星空间应用的一个重要拓展。为满足安全交会的高精度需求,考虑重力、拉力和阻尼力的作用建立了绳系卫星系统三维珠式模型。讨论并选择了一种匀速-匀减速展开策略,推导得到平衡位置零相对速度条件下的安全交会末端约束,在此基础上基于反馈线性化基本原理设计了一种子星喷气推力的安全交会控制律。数值仿真基于低轨道和地球同步轨道条件来进行,4个算例的仿真结果验证了珠式模型条件下,匀速-匀减速展开策略及反馈线性化交会控制律的理论可行性,且交会控制力需求表现为同步轨道低于低轨。该方法可为绳系卫星精确交会技术提供一定参考。     

基于稳态遗传算法的间歇式覆盖天基雷达星座优化设计

针对天基雷达星座的构型优化设计,建立了能够反映星座重要工作性能的单双基地间歇式覆盖模型、星间链路模型、双基地雷达的动目标检测模型,得到了低轨道卫星星座星间链路判断准则,给出了统计评价特性和综合评估指标体系。在此基础上,建立星座设计的优化模型,采用基于可行解搜索法的协同演化遗传算法并融入稳态遗传进化策略,有效地处理带有复杂计算的目标函数和约束条件的星座优化问题,计算分析实例表明利用该方法进行星座设计是非常有效的。     

基于灰色聚类理论的非合作目标交会效能评估

由于空间非合作目标航天器的特性不完全已知,将空间非合作目标视为灰色系统,利用灰色聚类理论评估交会效能。选择跟踪精度、预报精度、交会精度和交会窗口为评估指标,使用熵权法确定指标权重。考虑目标航天器变轨时刻和变轨加速度不同情况,分别仿真计算指标观测值,评估交会效能。仿真算例评估结果说明效能评估方法具有客观性和有效性。     

军情动态

美国轨道科学公司将为台湾建造卫星星座 美国《防务系统日刊》 ３月 １９日报道,台湾“空间规划局”已选定美国轨道科学公司为其研制“中华星-３”卫星星座。该星座将由６颗微型遥感卫星组成,用于收集大气数据,进行天气预报及电离层与微重力等方面研究。设计寿命为５年,计划２００５年初发射。星座部署后,每天可提供２５００多项关键的大气测量数据,有助于提高天气预报和气候研究水平。这些卫星的运行将由台湾的—个控制中心负责,获得的数据传输到美国科罗拉多州博尔德进行分析存档,并实时地提供给国际科学组织使用。为此,美国轨道…     

航天器交会中的多圈Lambert问题研究

针对大椭圆轨道追踪器固定时间直接碰撞交会问题,介绍了一种快速确定多圈Lambert问题最优解的新方法。研究了多圈Lambert转移解,分析了转移时间与转移轨道参数的关系;研究了无时间约束最优直接碰撞交会及其必要条件。仿真表明:最优解快速确定方法有效、可行,并可提高计算效率。     

地心甚高轨道星座构形协同捕获控制策略

针对地心甚高轨道星座构形协同捕获控制问题,基于虚拟编队方法设计了协同捕获控制策略,采用三脉冲燃耗最优轨迹规划算法对构形捕获轨迹进行协同规划;并且结合自适应全程积分滑模控制器对卫星各自转移轨迹进行跟踪控制。以10万km轨道高度的三星星座构形捕获为例进行仿真验证,仿真结果表明:该策略可以有效应用于地心甚高轨道星座构形捕获控制,能够在燃耗较少的情况下使星座中卫星同时到达各自的标称位置,同时具有较高的精度。     

MEO非共振轨道导航星座摄动补偿控制

针对我国新一代全球导航星座长期构型维持控制问题,提出了MEO星座构型状态描述方法,分析了主要摄动力和轨道参数偏差作用下的星座构型演化规律,结合实测数据对稳定性规律进行了验证;研究了参数偏置摄动补偿控制原理,提出了一种改进的解耦控制方案,分析了星座部署时间对摄动补偿控制量的影响规律,得到了一些有益的关键性结论,为我国全球导航系统的星座构型设计和运控策略制定奠定了基础。     

地月转移轨道的天基测向初轨确定研究

研究了利用天基测向数据对地月转移轨道的初轨确定。天基平台分别考虑采用单颗卫星和星座卫星,研究了观测数据的噪声平滑,分析了观测弧段长度和观测几何对两种平台的定轨精度的影响,基于数值分析结果,研究了初定轨中系统差的消除。研究结果表明,星座双星同步定轨比较适用于地月转移轨道的天基测向初定轨。     

基于预报误差分布拟合的卫星历史机动检测方法

轨道机动会引起在轨卫星的轨道异常，是空间态势感知的重点关注对象之一。为此，提出一种从卫星的两行轨道要素编目数据中检测历史机动的方法。通过分析预报误差检测轨道参数的异常编目值，进而获得相应的历史机动信息。对卫星的两行轨道要素编目数据两两预报求差得到预报误差的样本数据后，利用期望最大化算法可以拟合得到以高斯混合模型表达的预报误差的概率分布模型；以此为基础，可以确定利用预报误差检测轨道参数异常编目值的门限；利用轨道机动与异常编目值之间的对应关系，最终实现机动检测。对典型活动卫星的机动检测结果表明，所提方法能够在准确检出历史机动事件的同时保持较低的误检率。     

适用于北斗混合星座的相对定位随机模型建模策略

为提高模糊度解算成功率和基线解精度,提出适用于北斗的相对定位随机模型建模策略,即混合随机建模策略。采用最小二乘方差分量估计方法对北斗单差观测量方差进行估计。对处于不同高度的三轨道卫星观测量方差分别建模:对地球静止轨道卫星观测量方差采用载噪比模型建模,对倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星观测量方差均采用仰角模型建模。根据不同模型实时组建观测量的随机模型。试验结果表明:相比于采用传统简化模型和单一的仰角或载噪比模型,混合随机模型能更加真实地反映不同卫星观测量的随机噪声特性,模糊度解算成功率和相对定位精度均有提高,总体性能最优,因而能更好地适用于北斗系统。     

基于组合机动的空间V-bar交会策略

提出了一种基于切向脉冲与径向连续常推力组合机动的空间V-bar交会策略。从绝对运动与相对运动两方面推导了维持追踪航天器圆轨道运行的组合机动的运动规律,给出了V-bar接近段与逼近段的制导律。在接近段,匀速直线接近,无需考虑视界约束的限制,转移时间控制灵活;在逼近段,先以大速率等速逼近,再切换为小速率等速逼近,切换过程可以灵活控制,制导简单,自然满足直线型标称轨迹要求,安全性好。