中文核心期刊

中国科技核心期刊

中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊

中国高校百佳科技期刊

中国宇航学会深空探测技术专业委员会会刊

高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制

李革非,盛庆轩,刘勇

downloadPDF
李革非, 盛庆轩, 刘勇. 基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 261-268. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
引用本文: 李革非, 盛庆轩, 刘勇. 基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 261-268.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
LI Gefei, SHENG Qingxuan, LIU Yong. Flight Formation Control in Lunar Highly Elliptical Orbit Based on Rendezvous Mode[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(3): 261-268. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
Citation: LI Gefei, SHENG Qingxuan, LIU Yong. Flight Formation Control in Lunar Highly Elliptical Orbit Based on Rendezvous Mode[J].Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(3): 261-268.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010

基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
基金项目:国家自然科学基金(11773004,61573049)

Flight Formation Control in Lunar Highly Elliptical Orbit Based on Rendezvous Mode

  • 摘要:两颗微卫星进入环月大椭圆轨道后,在地面测控支持下,通过执行若干次轨道机动,最终实现从相距上千或上万km至相距1~10 km范围变化的环月轨道编队飞行。针对月球大椭圆轨道,基于多脉冲交会控制模式,设计了交会点满足编队飞行状态的轨道控制策略,采用线性制导方法迭代计算精确轨道控制参数;设计了顺序优化的5脉冲控制策略,对轨道平面、拱线、形状和相位等轨道全要素进行控制,通过远距离接近、中距离调整和近距离捕获的渐进式分段控制,在月球大椭圆轨道差异较大条件下,相对运动轨迹渐进稳定,最终实现近距离编队。
  • [1] 吴伟仁,王琼,唐玉华等."嫦娥4号"月球背面软着陆任务设计[J]. 深空探测学报,2017,4(2):111-117. WU W R,WANG Q,TANG Y H,et al. Design of Chang'e-4 lunar farside soft-landing mission[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017,4(2):111-117.
    [2] 张锦绣,陈学雷,曹喜滨等. 月球轨道编队超长波天文观测微卫星任务[J]. 深空探测学报,2017,4(2):159-165. ZHANG J X,CHEN X L,CAO X B,et al. Formation flying around lunar for ultra-long wave radio interferometer mission[J]. Journal of Deep Space Exploration,2017,4(2):159-165.
    [3] 高云峰,宝音贺西,等. 卫星编队飞行的动力学特性与相对轨道构形仿真[J]. 清华大学学报(自然科学版),2002,42(4):458-461. GAO Y F,BAOYIN H X,LI J F. Dynamics behavior and simulation of relative trajectories of satellite formation flying[J]. Tsinghua Univ (Sci & Tech),2002,42(4):458-461.
    [4] 杨维廉. 椭圆轨迹编队飞行轨道分析[J]. 中国空间科学技术,2001(5):1-6. YANG W L. Analysis of elliptical orbit formation flight[J]. Chinese Space Science Technology,2001(5):1-6.
    [5] 韦娟,袁建平. 小卫星编队飞行的相对运动学方程研究[J]. 飞行力学,2002,20(1):29-32. WEI J,YUAN J P. Research of relative kinematics on small satellite formation flying[J]. Flight Dynamics,2002,20(1):29-32.
    [6] YEH H H,SPARKS A. Geometry and control of satellite formations[C]//Proceedings of the American Control Conference. Chicago,Ⅲinois:[s. n.],2000.
    [7] INALHAN G,JONATHAN P H. Relative dynamics & control of spacecraft formations in eccentric orbits[C]//AIAA Guidance, Navigation and Control Conference. USA:AIAA,2000.
    [8] ALFRIEND K T, SCHAUB H, GIM D W. Gravitational perturbations,nonlinearity and circular orbit assumption effects on formation flying control strategies[C]//AAS Guidance and Control Conference. Breckenridge,CO:AAS,2000.
    [9] 安雪滢,杨乐平,张为华,等. 大椭圆轨道航天器编队飞行相对运动分析[J]. 国防科技大学学报,2005,27(2):1-5. AN X Y,YANG L P,ZHANG W H,et al. Relative motion analysis of the spacecraft formation flight in highly elliptic orbits[J]. Journal of National University of De fense Technology,2005,27(2):1-5.
    [10] 张珩,孙兰. 大偏心率远距离航天器编队飞行设计[J]. 工程力学, 2005,22(6):229-233. ZHANG H,SUN L. Distant spacecraft formation-flying in highly eccentric orbits[J]. Engineering Mechanics,2005,22(6):1-5.
    [11] SEDWICK R J,MILLER D W,KONG E M C. Mitigation of differential perturbations in clusters of formation flying satellites[J]. The Journal of the Astronautical Sciences,1999,47(3):309-331.
    [12] KONG M C E,MILLER W D,SEDWICK J R. Exploiting orbital dynamics for aperture synthesis using distributed satellite systems:applications to a visible earth imager system[J]. The Journal of Astronautics Sciences,1999,47(1):53-75.
    [13] 王忠贵. 我国首次空间交会对接远距离导引方案设计与飞行验证[J]. 中国科学:技术科学,2012,42(7):764-770. WANG Z G. China's first space rendezvous and docking long-range guidance program design and flight[J]. Scientia Sinica Technologica,2012,42(7):764-770.
    [14] 唐国金,罗亚中,张进. 空间交会对接任务规划[M].北京:科学出版社,2008.
    [15] 张进. 空间交会远程导引变轨任务规划[D]. 长沙:国防科学技术大学,2008. ZHANG J. Mission planning of space rendezvous phasing maneuvers[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2008.
    [16] 罗亚中. 空间最优交会路径规划策略研究[D]. 长沙:国防科学技术大学,2007. LUO Y Z. Study on space optimal rendezvous trajectory planning approach[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2007.
    [17] 李革非,宋军,刘成军. 交会对接任务轨道控制规划设计与实施[J]. 载人航天,2014,20(1):1-8. LI G F,SONG J,LIU C J. Design and implementation of orbit maneuver programming in rendezvous and docking missions[J]. Manned Spaceflight,2014,20(1):1-8.
    [18] 王翔,龚胜平,宝音贺西,等. 多冲量近圆轨道交会的快速打靶法[J]. 空间控制技术与应用,2010,36(5):1-6. WANG X,GONG S P,BAOYIN H X,et al. Fast shooting method for multi-impulse rendezvous in near circular orbit[J]. Aerospace Control and Application,2010,36(5):1-6.
    [19] 汤溢,王翔. 航天器交会远距离导引段误差敏感度研究[J]. 航天器工程,2010,19(3):40-44. TANG Y,WANG X. Research on error sensitivity of spacecraft rendezvous phasing[J]. Spacecraft Engineering,2010,19(3):40-44.
    [20] 汪中生,孟占峰,高珊. 月球轨道交会任务的远程导引变轨策略研究[J]. 航天器工程,2014,23(5):103-110. WANG Z S,Meng Z F,GAO S. Study of orbit maneuver strategy for lunar orbit rendezvous mission[J]. Spacecraft Engineering,2010,19(3):40-44.
    [21] 祝海,罗亚中,杨震. 环月快速交会调相策略设计与任务分析[J]. 载人航天,2017,23(1):7-13. ZHU H,LUO Y Z,YANG Z. Analysis and design of phasing strategy for lunar short rendezvous mission[J]. Manned Spaceflight,2017,23(1):7-13.
    [22] LI G F,XIE J F,ZHOU J L,et al. The lunar orbit phasing and rendezvous tests of Chang'E-5 reentry flight experiment vehicle[C]//The 25th International Symposium on Space Flight Dynamics. Munich,Germany:[s. n.],2015.
    [23] 杨嘉墀. 航天器轨道动力学与控制(上)[M]. 北京:宇航出版社, 2001.
    [24] 杨嘉墀. 航天器轨道动力学与控制(下)[M]. 北京:宇航出版社, 2001.
  • [1] 熊亮, 张磊.月球南极中继通信轨道仿真分析. 深空探测学报(中英文), 2020, 7(3): 264-270.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191108006
    [2] 周文艳, 高珊, 刘德成, 张相宇, 马继楠, 于登云.月球极区探测轨道设计. 深空探测学报(中英文), 2020, 7(3): 248-254.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191109004
    [3] 王鹏, 武小宇, 张立华.低成本多小天体并行交会技术. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(1): 73-81.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.01.011
    [4] 欧阳琦, 牛东文.“龙江2号”月球轨道微卫星定轨分析. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 254-260.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.009
    [5] 段建锋, 张宇, 曹建峰, 陈略, 陈明, 谢剑锋.中国月球探测任务轨道确定技术及发展综述. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 203-209.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.001
    [6] 马传令, 刘勇, 梁伟光, 张尧.“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 269-276.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.011
    [7] 陈莉丹, 谢剑锋, 刘勇, 陈明.中国深空探测任务轨道控制技术综述. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 210-218.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.002
    [8] 康珅, 单家元.航天器分布式有限时间编队方法. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(4): 390-394.doi:10.15982/j.issn.2095-777.2017.04.0013
    [9] 刘磊, 曹建峰, 胡松杰, 唐歌实.地月L2点周期轨道的月球背面覆盖分析. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(4): 361-366.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.04.008
    [10] 孙超, 唐玉华, 李翔宇, 乔栋.地-月L2点中继星月球近旁转移轨道设计. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(3): 264-269,275.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.03.010
    [11] 任天鹏, 唐歌实, 许柏, 路伟涛, 陈略, 韩松涛, 王美.面向绕月交会对接的同波束VLBI研究. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(4): 367-372.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.04.009
    [12] 朱政帆, 高扬.空间小推力轨道最优Bang-Bang控制的两类延拓解法综述. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(2): 101-110.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.001
    [13] 贺波勇, 曹鹏飞, 罗亚中, 李海阳.环月轨道交会的载人登月任务轨道与窗口规划. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(5): 471-476.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.008
    [14] 张锦绣, 陈学雷, 曹喜滨, 安军社.月球轨道编队超长波天文观测微卫星任务. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(2): 158-165.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.009
    [15] 陈新民, 周天帅, 朱冬阁, 王建明.有限推力变轨的月球探测器发射轨道设计. 深空探测学报(中英文), 2016, 3(3): 253-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.03.009
    [16] 张卓, 张泽旭, 谭浩.基于鲁棒协同控制方法的多航天器交会问题. 深空探测学报(中英文), 2016, 3(1): 90-96.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.014
    [17] 胡海岩.太阳帆航天器的关键技术. 深空探测学报(中英文), 2016, 3(4): 334-344.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.005
    [18] 张文浩, 闻新, 院老虎, 刘家夫, 李威.航天器与空间碎片的混合编队重构控制与应用. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(3): 283-288.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.016
    [19] 贺晶, 龚胜平, 李俊峰.利用逃逸能量的太阳帆最快交会轨迹优化. 深空探测学报(中英文), 2014, 1(1): 60-66.
    [20] 侯建文, 周杰.“火星科学实验室”巡航段导航、制导与控制. 深空探测学报(中英文), 2014, 1(2): 110-116.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:1208
  • HTML全文浏览量:45
  • PDF下载量:427
  • 被引次数:0
出版历程
  • 收稿日期:2018-12-28
  • 修回日期:2019-03-06
  • 刊出日期:2019-06-01

基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
    基金项目:国家自然科学基金(11773004,61573049)

摘要:两颗微卫星进入环月大椭圆轨道后,在地面测控支持下,通过执行若干次轨道机动,最终实现从相距上千或上万km至相距1~10 km范围变化的环月轨道编队飞行。针对月球大椭圆轨道,基于多脉冲交会控制模式,设计了交会点满足编队飞行状态的轨道控制策略,采用线性制导方法迭代计算精确轨道控制参数;设计了顺序优化的5脉冲控制策略,对轨道平面、拱线、形状和相位等轨道全要素进行控制,通过远距离接近、中距离调整和近距离捕获的渐进式分段控制,在月球大椭圆轨道差异较大条件下,相对运动轨迹渐进稳定,最终实现近距离编队。

English Abstract

李革非, 盛庆轩, 刘勇. 基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 261-268. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
引用本文: 李革非, 盛庆轩, 刘勇. 基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 261-268.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
LI Gefei, SHENG Qingxuan, LIU Yong. Flight Formation Control in Lunar Highly Elliptical Orbit Based on Rendezvous Mode[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(3): 261-268. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
Citation: LI Gefei, SHENG Qingxuan, LIU Yong. Flight Formation Control in Lunar Highly Elliptical Orbit Based on Rendezvous Mode[J].Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(3): 261-268.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
参考文献 (24)

目录

    /

      返回文章
      返回
        Baidu
        map