航天器轨道机动可达区域研究

摘要

随着空间技术的日益发展，外部空间越来越引起人们的注意，如今各个国家都在积极探索外部空间资源并合理利用。为了获取更多的资源，难免产生空间对抗，这就要求航天器具有大范围的轨道机动能力，这样才能确保空间技术的领先地位，在人类对太空探索的阶段内，轨道机动技术显得格外重要，比如对航天器的在轨维修、交会对接、应急救援、编队飞行、在轨加注中都应用到此技术，除了要求航天器能够具有大范围的机动能力外，还必须考虑到安全距离，以防止出现可能的误操作导致碰撞发生，这些任务的关键在于轨道机动技术，确定轨道机动的可达范围更是重中之重，因此研究航天器轨道机动能力具有重要意义。
　　本文在未考虑扰动因素的影响下经过数值分析得到了脉冲机动下航天器的绝对可达区域，其次研究了航天器在初始不确定条件下的相对可达区域，得到了初始误差对航天器之间相对距离的影响，这些可以为航天器空间任务实时规划提供理论支持。
　　针对航天器绝对可达区域问题，建立了初始轨道坐标系及其生成轨道坐标系，得到了两坐标系之间的转换关系，推导了航天器可达区域目标位置的函数关系，并对函数进行梯度法求解分析根的情况，最终在不限制航天器飞行时间的情况下，给定航天器脉冲初值，得到了任意机动点、任意脉冲方向下航天器三维绝对可达区域，结果清晰明了，可以直接判断航天器飞行的范围。
　　针对航天器相对可达区域问题，本文采用了相对运动动力学模型，介绍了状态转移矩阵描述相对运动，对相对运动中的参考点进行合理选取，避免了相对可达区域的盲区，最终通过矢量关系推导得到了相对可达区域的函数表达式，仿真中以圆轨道为前提，经过数值计算得到了初始不确定性条件下航天器的相对可达区域。

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景与意义

1.2航天器轨道机动研究现状

1.3可达区域分析的研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 航天器绝对可达区域运动学建模

2.1引言

2.2航天器可达区域基本概念

2.3生成轨道的运行规律

2.4绝对可达区域建模

2.5绝对可达区域内可达位置分析

2.6本章小结

第3章 绝对可达区域分析

3.1引言

3.2脉冲作用下的绝对可达区域

3.3可达区域方法流程分析

3.4仿真结果与分析

3.5本章小结

第4章 初始状态不确定条件下相对可达区域

4.1引言

4.2初始状态不确定条件下的相对可达区域

4.3相对可达区域建模

4.4圆形参考轨道下的相对可达区域

4.5仿真结果与分析

4.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢