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题目:非合作目标空间交会的轨道动力学研究

关键词:轨道动力学;交会;轨道;拦截;导引;优化;误差

  摘要

本文从轨道动力学的角度对非合作目标空间交会问题中的待命轨道设计、导引策略及误差传递与修正进行了研究。力图描绘出非合作目标空间交会问题总的图谱。本文首先对Lambert问题的解法进行了整理,给出常用的几种解法。归纳了Lambert问题的求解思路,考虑在大范围搜索过渡轨道的基础上提出判断算法优劣的准则,并对各种算法进行了比较。本文对于非合作目标空间交会的待命轨道设计问题进行了深入研究。对非共面度进行了分析,提出了待命轨道设计的基本原则。对于拦截平台的使命进行了分析,确定了威胁区。根据待命轨道设计的基本原则,对几种典型情况的待命轨道设计进行了分析。对异面拦截的可行性进行了分析。对于非合作目标空间交会的远程导引策略,本文提出多脉冲Lambert交会的方式,并对其优化进行了分析。特别对于四脉冲Lambert交会,提出了三种方式。采用遗传算法进行优化,算例表明了可行性。对气动力辅助变轨进行了说明和分析。对于非合作目标空间交会的近程导引策略,本文深入研究了多脉冲C-W交会及其优化。给出了多脉冲C-W交会的通解。对于多脉冲C-W交会的优化变量个数进行了分析,提出了切向,径向和变径向三种速度脉冲的施加方式。采用加权法解决多目标优化。对于平行交会进行了介绍和简单分析。对于考虑到目标航天器逃避的轨道拦截问题进行了理论分析。推导了Kepler轨道计算的误差传递矩阵。对C-W方程的模型误差进行了分析,指出了其适用的空间范围和时间范围。提出了一种简单的误差修正方法,可以解决考虑轨道摄动及存在其它误差的交会问题。