考虑碰撞概率的卫星群机动动力学分析

admin · 发表于 2022-9-22 22:07:50

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编队卫星相距较近，在其机动过程中或在各种扰动作用下，相对运动轨迹与设计轨迹的任何偏离都有可能导致编队各卫星之间发生碰撞，导致严重后果。因此，为保证编队卫星在轨运行时能安全高效地完成任务，需分析其碰撞的可能性进而施加防碰措施，这对于空间编队机动系统和平台的设计具有重要的意义。本文的主要研究内容包括：(1)基于碰撞概率的编队卫星轨迹安全分析方法。系统地给出基于碰撞概率的编队卫星碰撞可能性的描述方式与计算方法，并给出碰撞概率的快速算法，在保证准确性的前提下有效地提高计算效率。(2)发动机推力误差对碰撞概率的影响分析。研究基于几何法的连续推力编队轨道转移过程中的碰撞概率，轨道转移推力误差对碰撞概率的影响体现在状态转移矩阵中，对碰撞概率密度分布有直接影响；构型保持控制推力误差对碰撞概率的影响体现在相对轨道上，对碰撞概率密度分布没有直接影响。(3)基于碰撞概率的卫星群近距离协同机动安全分析与优化。仿真结果显示：滑模控制器的三个参数，即趋近率参数k、边界层参数ε与滑模面参数c中，趋近率参数k和边界层参数ε是影响碰撞概率的主要因素，其中可容忍时间比主要受边界层参数影响。(4) 基于碰撞概率的卫星群重构安全性分析与优化。分别给出了编队卫星队形重构和备份星进入编队的碰撞概率的计算方法。以双脉冲控制方法为例，分析了控制参数对编队卫星在重构过程中碰撞概率的影响，并优化了编队卫星重构过程。

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