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《一種衛(wèi)星編隊構(gòu)型設(shè)計方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、第3l卷第2期計算機仿真2014年2月文章編號：1006—9348(2014)02—0126—05一種衛(wèi)星編隊構(gòu)型設(shè)計方法肖玉婷，朱立東(電子科技大學通信抗干擾技術(shù)國家級重點實驗室，四川成都611731)摘要：衛(wèi)星編隊飛行具有獨特的動力學特征，在提升系統(tǒng)性能，降低系統(tǒng)更新?lián)Q代成本，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性方面有較大的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。提出一種根據(jù)飛行隊形要求確定編隊衛(wèi)星軌道參數(shù)的方法，通過任務(wù)要求確定相對運動軌跡參數(shù)，從而通過求解由軌道參數(shù)表示的相對運動方程直接得到成員衛(wèi)星的軌道參數(shù)，并且給出詳細的設(shè)計步驟及直線編隊、星下點圓編隊和圓形編隊三種常見編隊構(gòu)型的設(shè)計仿真實例
2、。通過仿真可以看出軌跡參數(shù)方法較為簡捷。關(guān)鍵詞：衛(wèi)星編隊；gO型；軌道參數(shù)中圖分類號：N945．12文獻標識碼：BADesignMethodofFormation—FlyingSatelliteConfigurationXIAOYu—ting，ZHULi—dong(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunicationsofUESTC，Sichuan，611731，China)ABSTRACT：SatelliteFormationFlyingWaswidelyresearchedtheseyearsbeca
3、useofitsadvantagesinreliability，flexibilityandbettersystemperformance．Inordertoeasilyobtaintheorbitalelementsofthesatellitesintherequiredformation，amethodbasedonsolvingrelmivemotionequationsrepresentedbytheorbitalelementsWasproposed，bywhichtheorbitalelementsCanbemoreaccurateandeasilyobt
4、ained．Someexamplesweregiven，andtheresultsshowthatthismethodissimpleanddirect．KEYWORDS：Satelliteformation；Configuration；Orbitalelements1引言隨著空間技術(shù)的發(fā)展，全世界發(fā)射的空間飛行器越來越多。大衛(wèi)星的研制成本高，研制周期長。與單顆大衛(wèi)星相比，編隊小衛(wèi)星以其高效，靈活，低成本，高可靠性等諸多優(yōu)勢越來越受到廣泛的關(guān)注，多顆小衛(wèi)星協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)單顆大衛(wèi)星的功能，應(yīng)用前景十分廣泛。美國國家航空航天局(NationalAeronauticsand
5、SpaceAdministration，NASA)已成功發(fā)射OE一1和Landsat一7進行編隊實驗。如何進行編隊構(gòu)型設(shè)計是當前研究的熱點。目前有運動學方法，如文獻[1]提出了一種通過求解c—w方程的解析解和任務(wù)要求的初始條件求得衛(wèi)星軌道參數(shù)的方法。C—w方法要求解二階微分方程組的解析解，并且要根據(jù)要求確定初始6個坐標，再根據(jù)坐標確定衛(wèi)星軌道參數(shù)。計算方法相對復雜。也有軌道動力學方法，如文獻[2]提出了利用相對軌道參數(shù)求解繞飛衛(wèi)星軌道參數(shù)的方法，并且給出了在水平面進行構(gòu)型設(shè)計的例子?；痦椖浚簢?63計劃項目資助(2012AA01A502)收稿日期：2013—04—
6、15修回日]胡：2013—05—15··-——126·--——本文基于動力學方法，從軌道參數(shù)描述的相對運動方程出發(fā)，得出衛(wèi)星的軌道參數(shù)取值。由于軌道參數(shù)是相對運動方程解析解的積分常數(shù)，在二體的條件下保持為常數(shù)‘1][3]，更加便于隊形的設(shè)計。2衛(wèi)星軌道動力學理論基礎(chǔ)2．1坐標系定義首先定義兩個坐標系。地球慣性坐標系。以地心為坐標原點0，地心和春分點連線為X軸，赤道面指向北極點為z軸，由右手定則確定y軸的坐標系為地球慣性坐標系。衛(wèi)星軌道坐標系。坐標系原點與參考衛(wèi)星質(zhì)心重合，y軸與速度方向重合，x軸從地心指向參考衛(wèi)星質(zhì)心的方向，z軸與x軸構(gòu)成右手系。在描述編隊相對運動時，
7、是以參考星的軌道坐標系作為動力學方程的基準坐標系，定義相對運動狀態(tài)口J。2．2衛(wèi)星軌道參數(shù)通過六個經(jīng)典的軌道參數(shù)來描述衛(wèi)星在宇宙空間的位置，分別是：軌道半長軸口，偏心率e，軌道傾角i，近地點幅角衛(wèi)星的軌道參數(shù)分為三組，第一組軌道半長軸和偏心率決定軌道的大小和形狀，第二組軌道的傾角，升交點赤經(jīng)，近地點幅角決定了衛(wèi)星軌道的位置，第三組參數(shù)近地點時刻決M為衛(wèi)星的平近點角，有時也可以用參數(shù)M來代替近地點時刻描述衛(wèi)星的瞬時位置。其中／7,表示衛(wèi)星的平均角由上述參數(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)可以精確描述衛(wèi)星的運動。構(gòu)成編隊的衛(wèi)星應(yīng)該滿足以下條件"1：1)軌道長半軸相同(即軌道周
