● 摘要
轨道机动是航天器动力学与控制领域的关键技术,其应用广泛,并且在设计过程中需要综合考虑测控、日照、能耗、时间等诸多约束条件。因此,开发一个考虑多种制约条件,用于航天器轨道机动设计、仿真与验证的集成环境是很有必要的。 本文对一般航天器轨道的交会、拦截任务,静止卫星远地点变轨任务,编队飞行构型初始化任务进行研究,在变轨设计中考虑到测控等约束条件,并能够对燃料、转移时间进行优化而得到多脉冲式变轨方案。 实际工程中发动机工作状态为有限推力式,并且初始设计的脉冲式变轨方案存在摄动模型误差,为保证导引精度,本文进行变轨方案修正研究,在将初始设计的脉冲式变轨方案转换为有限推力式后对其进行修正,以消除转换误差和摄动模型误差,使得修正后的变轨方案在真实飞行环境中满足任务要求。 在上述研究的基础上,本文开发了航天器轨道设计与仿真软件平台。平台开发中,使用AGI公司的新技术:STK/X模块和STK/Astrogator模块的字符串连接库,以完成VC++与STK的无缝连接,从而获得强大的轨道机动仿真功能和数据可视化功能。 软件不仅能够实现轨道机动方案的设计、修正、仿真,而且提供良好的用户交互界面,地图、三维动画演示,丰富的数据报表、曲线,以及飞行方案的数据库管理。最后,本文通过算例验证了平台的正确性和有效性。
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