自组织微小卫星星座性能分析及自主导航技术研究

摘要

随着航天科技的高速发展，单一的卫星已经不能满足航天任务需求，卫星星座的研究应运而生。传统的卫星星座是通过设计一定的星座构型来使星座中卫星协同完成预设任务，但是其星座构成成本高昂，而自组织卫星星座的构成成本相对较低，其发展和研究越来越受到国内外学者的重视。
　　本文主要针对基于搭载发射的自组织微小卫星星座进行研究。基于搭载发射的微小卫星星座具有发射灵活，星座构建成本低的特点，但由于星座中卫星需适应主星的轨道而使得自组织星座的构型不规则，从而给自组织星座的研究带来一定程度的限制。基于自组织星座的特点，本文主要研究内容如下：
　　首先，对自组织星座进行构成设计，研究卫星星座相关理论和星座的构型。对构成星座卫星的基本轨道参数和轨道的类型进行了总结，对卫星星座的典型构型进行了分析。针对自组织星座的构成特点对自组织星座微小卫星进行发射机会与搭载分析，对自组织星座进行构成设计。
　　其次，对自组织星座进行性能研究与分析。首先分析自组织星座的覆盖特性，同时分别针对自组织星座构型特点和稳定性提出聚集度指标和健康稳定度指标，并对自组织星座进行性能指标分析，然后简要分析自组织星座的长期性能衰减特性。最后，将自组织星座与Walker星座进行性能对比分析。
　　然后，研究自组织微小卫星星座的自主导航性能。分析了磁导航和基于位置信息的短时定轨方法这两种适合低轨微小卫星的自主导航方法的导航特征，包括导航精度和优缺点。进一步的，基于两种适合微小卫星星座的导航方法的特点，提出一种改进的基于短时定轨修正的磁导航方法，并分析导航特性。
　　最后，针对本文分析的自组织微小卫星星座研究方案，设计并搭建了一种基于自组织微小卫星星座的性能分析及自主导航技术研究的地面演示验证平台，并对星座性能和导航方法进行了验证。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外相关技术研究现状分析

1.3 本文的主要研究内容

第二章 卫星星座相关理论与自组织星座构成设计

2.1 引言

2.2 星座轨道分析

2.3 传统星座构型

2.4 自组织星座构成设计

2.5 本章总结

第三章 自组织星座性能研究与分析

3.1 引言

3.2 自组织星星座覆盖指标分析

3.3 自组织星星座聚集度指标定义及分析

3.4 自组织星星座健康稳定度指标定义及分析

3.5 星座长期性能衰减分析

3.6 自组织星座与Walker星座性能对比分析

3.7 本章总结

第四章 自组织星座卫星自主导航技术研究

4.1 引言

4.2 自组织星座的导航方案设计

4.3 磁导航技术

4.4 基于位置信息的卫星短时自主定轨技术

4.5 本章总结

第五章 自组织星座的改进导航技术及仿真平台开发设计

5.1 引言

5.2 适用自组织星座卫星修正导航技术

5.3 基于自组织星座的仿真平台设计

5.4 基于自组织星座仿真平台分析

5.5 本章小结

第六章 论文总结和展望

6.1 本文工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文