拦截卫星末段机动轨道规划研究

摘要

随着空间技术的快速发展,空间攻防对抗技术已成为各国航天领域研究的热点。拦截卫星,作为空间拦截的主要方式之一,其轨道规划是成功拦截的关键因素之一。本论文针对目标卫星的防御系统由编队小卫星组成的特殊情况,基于C-W方程分别对拦截卫星末段机动轨道的在线规划及离线规划问题进行了如下研究:
　　提出一种基于模型预测控制及SQP方法的在线轨道规划方法。通过编队小卫星防御半径的膨化来处理规划过程中的不确定性;从拦截卫星的相对运动方程出发,分别针对拦截卫星做连续变推力及脉冲两种机动情况,由当前知道的拦截卫星状态及编队小卫星信息,通过模型预测控制对拦截卫星和编队小卫星在预测时域内的相对运行轨迹进行预测;在预测轨迹的基础上建立相应的目标函数和约束条件,将末段机动轨道在线规划问题转化为一个滚动求解非线性规划的问题;然后通过SQP方法滚动求解非线性规划问题,从而完成末段机动轨道的在线规划;最后通过仿真验证了该规划方法的有效性。
　　基于遗传算法提出一种拦截卫星末段机动轨道离线规划方法。考虑动态环境及动力学约束,分别考虑改变推力及改变脉冲两种方式避开编队小卫星防御区;由最优控制方法建立末段机动轨道规划模型,通过降维操作处理末端等式约束;在降维后的规划模型上设计相应遗传算法,包括编码规则、适应度函数设计等,从而完成末段机动轨道的离线规划;最后通过仿真验证了规划方法的有效性。

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第1章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 规划问题描述与模型建立

2.1引言

2.2规划问题描述

2.3相对轨道运动模型建立

2.4环境模型的建立

2.5本章小结

第3章 基于预测控制的末段机动轨道规划方法

3.1引言

3.2预测控制及不确定性处理

3.3连续变推力下末段机动轨道在线规划

3.4脉冲机动下末段机动轨道在线规划

3.5仿真分析

3.6本章小结

第4章 基于遗传算法的末段机动轨道规划方法

4.1 引言

4.2 遗传算法

4.3基于遗传算法末段机动轨道规划

4.4仿真分析

4.5本章小结

结论

参考文献

声明

致谢