空間多目標訪問的單脈沖軌道機動策略

目錄
第 1 章 緒論 1
1.1 課題背景及研究的目的和意義 1
1.2 國內外研究現狀及分析 3
1.2.1 軌道機動可達域研究現狀 4
1.2.2 絕對運動下的空間目標訪問研究現狀 6
1.2.3 相對運動下的空間目標訪問研究現狀 12
1.2.4 國內外相關研究中存在的不足 15
1.3 本書的主要內容 16
第 2 章 軌道動力學建模與經典理論 19
2.1 引言 19
2.2 坐標系定義 19
2.2.1 地心慣性坐標系 19
2.2.2 目標軌道坐標系 20
2.3 航天器軌道動力學建模 21
2.3.1 ECI 系絕對軌道動力學 21
2.3.2 TOC 系相對軌道動力學 23
2.4 相關經典理論 24
2.4.1 Lambert 問題 24
2.4.2 Gibbs 三矢量定軌問題 26
2.5 本章小結 28
第 3 章 訪問給定目標條件下的航天器可達域 30
3.1 引言 30
3.2 共面軌道情況下的問題描述與分析 30
3.2.1 軌道半徑函數與問題邊界條件分類 30
3.2.2 自變量可行範圍的確定方法 32
3.3 共面軌道情況下的可達域 35
3.3.1 求解固定脈沖時刻的軌道半徑極值 35
3.3.2 求解固定訪問時刻的軌道半徑極值 38
3.3.3 求解脈沖時刻及訪問時刻均自由條件下的軌道半徑極值 40
3.3.4 求解軌道半徑邊界值 41
3.4 異面軌道情況下的可達域 42
3.4.1 問題分析與可達域空間表現形式的特點 42
3.4.2 可達軌道集的求解 44
3.5 仿真驗證 45
3.5.1 共面情況 45
3.5.2 異面情況 54
3.5.3 多圈訪問情況與多目標訪問可行性判斷 55
3.6 本章小結 63
第 4 章 絕對運動多目標訪問軌道機動 65
4.1 引言 65
4.2 問題描述與可訪問目標數量確定 65
4.3 二體模型下的共面二目標訪問問題求解 67
4.3.1 利用 Gibbs 方法確定訪問軌道參數 67
4.3.2 轉移時間形式的終端約束方程組降維與建立 69
4.3.3 給定脈沖時刻的求解方法 69
4.4 二體模型下的共面三目標訪問問題求解 71
4.4.1 利用 Lambert 問題確定訪問軌道參數 71
4.4.2 轉移時間形式的終端約束方程組降維、建立與求解 72
4.5 二體模型下的異面二目標訪問問題求解 73
4.5.1 訪問軌道平面與目標軌道的交點確定 73
4.5.2 基於 Gibbs 方法對終端約束方程組進行降維與建立 75
4.5.3 方程組 Jacobian 矩陣的解析表示 75
4.6 J2 攝動模型下的結果修正 82
4.6.1 微分修正方法 83
4.6.2 同倫方法 84
4.7 仿真驗證 86
4.7.1 共面二目標訪問情況 86
4.7.2 共面三目標訪問情況 90
4.7.3 異面二目標訪問情況 93
4.8 本章小結 100
第 5 章 相對運動多目標訪問軌道機動 102
5.1 引言 102
5.2 坐標系轉換及狀態轉移矩陣 102
5.2.1 CW 方程的狀態轉移矩陣 103
5.2.2 TH 方程的狀態轉移矩陣 104
5.3 訪問多個固定相對位置的軌道設計 106
5.3.1 問題描述與自由變量和約束方程數量分析 106
5.3.2 共面圓軌道訪問三目標問題求解 107
5.3.3 異面圓軌道周期重訪二目標問題求解 109
5.3.4 共面橢圓軌道周期重訪三目標問題求解 110
5.3.5 異面橢圓軌道訪問三目標問題求解 111
5.4 訪問多個近距離運動目標的軌道機動 113
5.4.1 問題描述與自由變量和約束方程數量分析 113
5.4.2 共面軌道周期重訪二目標問題求解 115
5.4.3 異面軌道訪問二目標問題求解 116
5.5 J2 攝動模型下的結果修正 117
5.5.1 考慮平均軌道根數的周期重訪約束條件 118
5.5.2 各情況下待修正參數與誤差向量的確定 119
5.6 仿真驗證 121
5.6.1 訪問多個固定相對位置的情況 121
5.6.2 訪問多個近距離運動目標的情況 129
5.7 本章小結 136
參考文獻 138