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1、第29卷第6期2010年12』J飛行器測(cè)控學(xué)報(bào)JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．29No．6Dec．2010基于構(gòu)型控制的多平臺(tái)協(xié)同軌跡規(guī)劃。符俊，丁洪波，蔡洪(國(guó)舫科技大學(xué)航天與材科工程學(xué)院-湖南長(zhǎng)沙·410073)摘要：編隊(duì)衛(wèi)星的整體機(jī)動(dòng)需要充分考慮各成員之間的協(xié)同運(yùn)動(dòng)關(guān)系，同時(shí)到迭和不分散／不碰撞是其應(yīng)滿足的約束條件。首先基于c—w方程和Lawden方程得出了參考軌道為圃軌道／橢圓軌道下的周期性相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件．針對(duì)不同飛行任務(wù)要求(對(duì)應(yīng)中心航天器不同轉(zhuǎn)移軌道)，提出了一種整星編隊(duì)機(jī)動(dòng)的規(guī)
2、劃策略。仿真結(jié)果表明，該規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。且能滿足編隊(duì)協(xié)同運(yùn)動(dòng)的約束條件。關(guān)鍵詞：C—W方程lLawden方程f協(xié)同運(yùn)動(dòng)；規(guī)劃策略#周期性相時(shí)運(yùn)動(dòng)中圈分類號(hào)：V448文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-5620(2010)06—0013—07CoordinatedPathPlanningofMultipleSpacecraftBasedonFormationControlFUJun，DINGHongbo，CAIHong(CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUniversi
3、tyofDefenseTechnology．Changsha，HunanProvince410073)Abstract：Relationshipofcoordinatedmaneuveringamongsatellitesduringformationflyingsatellites’maneuvershouldbeconsidered．Eachsatelliteneedarrivesimultaneously．a(chǎn)ndtheymustnotseparateorcollide．Conditionofperiodicrelativem
4、otionwhenreferenceorbitiscircular／ellipticisachievedbasedonC—W’sequationsandLawden’Sequation．AccordingtOdifferentspacemission(referencesatellite’Sdifferenttransferorbit)·anewprogrammingstrategyforformationflyingsatellitesispresented．Simulationresultsshowtheapproachiss
5、impleandcansatisfya11therequirementsofthecoordinatedmaveuver．Keywords：C—W’SEquations；Lawden’SEquations；CoordinatedManeuvering；ProgrammingStrategy；PeriodicRelativeMotion0引言編隊(duì)衛(wèi)星具有廣泛的運(yùn)用前景，它不僅可以降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)可靠性和生存能力。而且能夠擴(kuò)展傳統(tǒng)單個(gè)衛(wèi)星的功能，完成傳統(tǒng)航天器不可能完成的任務(wù)。它在合成孔徑雷達(dá)、分布式氣象衛(wèi)星三維立體成像、高分辨
6、率合成孔徑光學(xué)干涉技術(shù)和間歇式三維無(wú)源導(dǎo)航等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值‘11。在編隊(duì)衛(wèi)星執(zhí)行某些特定航天任務(wù)的時(shí)候。涉及到編隊(duì)的整體機(jī)動(dòng)，機(jī)動(dòng)過(guò)程如圖1所示。由于編隊(duì)航天器之間需要進(jìn)行緊密的星間通信、信息耦合和協(xié)同控制，故要求編隊(duì)在機(jī)動(dòng)過(guò)程中不能散開(kāi)，因此其具有“群”運(yùn)動(dòng)特性[2]。關(guān)于單個(gè)航天器的軌道機(jī)動(dòng)，有很多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究。主要分為有限推力和脈沖推力兩種。有限推力考慮發(fā)動(dòng)機(jī)推力是一個(gè)有限量，更符合實(shí)際情況?，F(xiàn)在很多的航天器軌跡規(guī)劃方法，如高斯偽譜法、快速隨機(jī)搜索樹方法[3]，都是一種有限推力分析方法。脈沖推力能使問(wèn)題的研究大
7、為簡(jiǎn)化，在20世紀(jì)60年代與70年代初得到充分研究，涌現(xiàn)出大量文獻(xiàn)資料，該方法具有良好的近似效果，可用于航天任務(wù)的初步分析和設(shè)計(jì)。目前，關(guān)于整星機(jī)動(dòng)的研究文獻(xiàn)較少。基本都是在某個(gè)性能指標(biāo)(如能量最省)下利用最優(yōu)控制原理首先規(guī)劃參考星軌跡．然后在路徑約束條件下規(guī)劃伴隨星的飛行軌跡【4]。然而在某些航天任務(wù)中。燃料最省／時(shí)間最短并不是最重要的。如軌道攔截任務(wù)，這里的關(guān)鍵是在一定的時(shí)間到達(dá)特定的位置。因此，研究普遍的編隊(duì)整體軌道機(jī)動(dòng)·收稿日期l2010—05—18·修田日期l2010—07—07第一作者簡(jiǎn)介l符值(1986一)．男．博士
8、生．研究方向?yàn)轱w行囂設(shè)計(jì)·E—mailInudt一[cf@163．tom14飛行器測(cè)控學(xué)報(bào)第29卷問(wèn)題更有意義。本文對(duì)一般軌道機(jī)動(dòng)情況’F如何保持編隊(duì)衛(wèi)星“群”運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題進(jìn)行了研究，根據(jù)編隊(duì)衛(wèi)星周期性相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件，提出了一種新的整體機(jī)動(dòng)的規(guī)劃策略，
