高精度空间非合作式相对轨道状态预报

为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题,提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度,将目标轨道方程在参考轨道附近展开,保留至引力加速度差的二阶展开项,并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度,建立相对轨道动力学微分方程;在给定相对轨道初值的情况下,采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法,对相对轨道动力学模型形式没有限制,通用性好,适用范围广;选择低阶龙格库塔公式积分预报,既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景,仿真结果表明了模型的通用性和精确性。     

Hill 方程在远距离拦截中的应用

提出了一种通过坐标系移动,化原系中的大相对距离为新系中的小相对距离,以减小Ｈｉｌｌ方程在大相对距离时的模型误差的方法,即当拦截器的相对距离达到某一精度许可的值ρ＿１时（定义ρ＿１为精度控制参数,例如可取ρ＿１＝５００ｋｍ）,以拦截器位置为原点,建立一假想的动参考系,将拦截器在原动系中的相对运动参数转换为新系中的相对运动参数（显然在新系中的初始相对距离）,从而化大相对距离为小相对距离问题,提高Ｈｉｌｌ方程的描述精度。本文给出了方法的理论分析及两个计算机仿真实例,该法确可有效地减小Ｈｉｌｌ方程在大相对距离时的模型误差,结果是令人满意的。     

载人飞船返回段的最优控制

本文介绍空间飞船再入段最优制导方法。纵向制导采用二次型性能指标最优的线性系统,得到最优控制规律。侧向制导利用庞特里亚金最小原理,得到最优开关曲线。结果表明,这些控制规律优于Rodney C.所介绍的制导方法。     

δ星座的分析与设计

卫星星座的选择与设计是航天任务实现中的一项重要环节。如何有效地进行δ星座的设计是本文着重探讨的问题。本文首先从集合的角度探讨了任一时刻多颗卫星对地面给定区域覆盖情况的分析方法，利用仿真计算，对δ星座进行分析，提出δ星座的设计方法，并给出了相应的仿真设计结果。     

利用星载GPS伪码测距进行小卫星星座的整网定位

首先针对小卫星星载ＧＰＳ伪码测距，基于星间差分消除／消弱误差，并引入星座网形约束，论述了星座模式下提高小卫星定位精度的一种整网数据处理方法，并给出了一个算例。然后进一步论述了不依赖ＧＰＳ的小卫星星座测控，以及提高小卫星星座定位自主性问题的几点设想。     

融合遗传蚁群算法的区域覆盖卫星星座优化算法

针对特定区域覆盖并密集重访的卫星星座优化设计问题,采用回归轨道和共星下点轨迹星座的设计方案,提出特定区域内重点地区权值排序覆盖并融合遗传蚁群算法优化求解卫星星座轨道参数的方法。分析区域覆盖星座的设计需求,建立回归轨道覆盖区域模型,利用遗传蚁群算法计算出最优轨道根数,使用共星下点轨迹星座求解算法求出所有星座参数。仿真实验结果表明优化设计的星座满足对于区域目标的覆盖时间和重访次数需求,并对重要地点按照权值排序进行了侧重性覆盖和重访,验证了算法的可行性。     

变质心弹道导弹攻击航母分析

针对地面或海上低速移动目标的特点,运用理论力学、空气动力学及变质心控制方法,探索变质心姿态控制问题。研究了变质心弹头控制质量块移动的方法。通过移动质量块引起整个弹头质心的变化,进而改变弹头的气动配平力矩,修正惯性弹道,实现对地面或海上低速目标的有效攻击。     

基于运动合成的小推力轨道优化方法

针对小推力轨道优化设计问题,提出一种基于运动合成的新方法。给出基于运动合成的小推力轨道机动表达方式,将小推力轨道运动分解成相对独立的三项:单独考虑日心引力的二体轨道运动,单独考虑小推力的运动,以及小推力的存在引起的日心引力摄动作用下的运动。分别给出各项运动的解析表达式,通过合成叠加得到小推力轨道的近似解析解。在此基础上,将小推力轨道优化问题转化成非线性规划问题,并利用序列二次规划方法求解。以小行星1989ML、火星和金星交会任务为例分别进行仿真实验,结果表明,所设计轨道满足任务约束,验证了该方法具有可用性和高效性。     

Halo轨道的航天器编队构型设计

针对不同干涉基线约束下的最优Halo轨道编队构型设计方法展开研究。以Richardson关于Halo轨道的三阶近似解析解为基础建立同一轨道上两航天器编队的相对运动学模型;以平动点为质心的旋转坐标系为基准构造与编队主航天器和观测目标相关的旋转坐标系,并在此坐标系中给出不同于二体问题的干涉基线计算方法;以满足基线约束下观测时间最长为目标给出最优编队构型设计方法。最后,以绕日-地L2点的Halo轨道为例对上述编队构型设计方法的有效性进行了仿真验证。     

LEO卫星网络路径选择策略

路由算法在选择路径时,主要考虑传输延迟和跳数这两个因素,分别选取最短延迟路径(Least Delay Path,LDP)或最少跳数路径(Least Hops Path,LHP)。在卫星网络中,基于LHP选径策略实现更加简单,但其应用在LEO卫星网络中合理性的研究成果不多。对极轨道LEO卫星网络中,LDP和LHP之间关系进行详细地理论分析,验证了LHP选径策略的合理性。并在此基础上,提出一种基于横向传输优先级(Horizontal Transmitting Priority,HTP)的LHP最短路径选择策略,利用横向链路长短特性简化路径决策流程。通过仿真,该方法能够快速寻找到最短LHP路径,为LEO卫星网络路由算法提供一定的研究基础。