【摘 要】
：
随着航天技术的高速发展,对地观测卫星的数量不断增多,功能也逐渐增强,可以快速地完成更多不同类型的观测任务。能够快速完成三轴机动的敏捷对地观测卫星的出现,使得任务的执行方案变得更为灵活。当多个地面目标在一定区域内密集分布时,单个卫星难以实现对全部目标的观测,需要合理地规划任务序列,以获得更高的观测收益。由多个卫星维持在较近空间区域内飞行的卫星集群,可以完成对区域内更多目标的观测,如何合理地利用卫星资
论文部分内容阅读
随着航天技术的高速发展,对地观测卫星的数量不断增多,功能也逐渐增强,可以快速地完成更多不同类型的观测任务。能够快速完成三轴机动的敏捷对地观测卫星的出现,使得任务的执行方案变得更为灵活。当多个地面目标在一定区域内密集分布时,单个卫星难以实现对全部目标的观测,需要合理地规划任务序列,以获得更高的观测收益。由多个卫星维持在较近空间区域内飞行的卫星集群,可以完成对区域内更多目标的观测,如何合理地利用卫星资源,使得多个卫星相互配合达到总收益更高的目标,成为一个重要的研究趋势。本文针对敏捷对地观测卫星的机动能力及工作方式,建立了卫星动力学模型以及观测任务模型。首先利用轨道要素提出了考虑J2长期摄动项的轨道预报方法。考虑敏捷卫星三轴机动的能力,提出了对地观测任务的姿态确定方法以及任务切换时长的计算方法。针对对地观测卫星的工作性能,建立了考虑了多类约束条件的约束满足模型。敏捷卫星附加的俯仰轴机动能力,使得观测任务的执行时间更为灵活,本文提出了基于收益密度的观测时间窗选择规划。首先针对单个卫星基于蚁群算法提出了任务规划方法,进而对蚁群算法作出改进,使其能使用于多星协同任务规划问题。对于多类型的观测任务,本文通过将复杂任务分解并统一,使得能够适用于任务规划算法。由于对地观测任务规划往往有一定时效性的需求,而传统的优化算法计算时间较长,难以用于在轨任务规划,本文基于强化学习理论提出了卫星在轨自主任务规划方法。通过地面训练得到决策网络,并用于在轨任务规划,可以在保证时效性的基础上得到较优的方案。进而考虑星间信息交互的能力,运用多智能体强化学习理论,提出了分布式卫星多星协同任务规划方法。
其他文献
能够水平起降的组合动力空天飞行器相比于传统火箭发射窗口增大,可重复使用的特性也降低了发射成本,具备战时执行紧急入轨的能力;同时,组合动力空天飞行器还可以作为高超声速飞机使用,能够对于高威胁区域进行抵近快速侦察,还可以携带武器执行快速打击任务。因此,组合动力空天飞行器近年来越来越受到世界各国的重视。爬升段是组合动力空天飞行器能否成功执行后续任务的关键,轨迹设计与优化是开展后续跟踪控制的基础。同时,由
为了满足人类对于未来空间探索的需求,适应愈加复杂、繁重的空间探测和运输任务,世界各大国正在大力发展运载火箭的相关技术。由于现代空间运输任务对运载火箭工具提出了更高的要求,故相关技术的研究已成为航空航天的一个重要研究内容。运载火箭按照发动机的类型可分为固体或者液体火箭,固体火箭凭自身优势成为运载火箭的一个重要分支,为了使固体运载火箭的制导系统满足更加复杂的发射任务,拥有更高的入轨精度,需要对固体运载
变质心控制技术通过改变安装于飞行器内部质量块的位置实现系统质心位置的改变,使作用在飞行器上的合外力相对于飞行器系统质心的位置矢量发生变化,从而改变合外力相对于飞行器质心的力矩实现姿态机动。变质心控制技术在上个世纪便被提出,并得到了研究人员的充分理论研究,在高速再入飞行器滚转控制方面具有广阔的应用前景。国内研究起步较晚,大都停留在建模和仿真阶段,因此开发出验证样机是变质心技术工程应用的基础。四旋翼成
随着人类航天技术水平的不断提高,航天器上的部件和所应用的材料越来越多样化,与此同时空间碎片的组成与结构也变的越来越复杂化。当航天器发生爆炸解体时,质地较软又具有热塑性的高分子材料,很可能与微小的金属颗粒以及较大的片状金属碎片结合成为一种嵌套结构的空间碎片。这种空间碎片具有较为独特的高速撞击扩散特性,对航天器具有特殊的威胁,因此,本文设计了一种嵌套结构弹丸对该空间碎片进行模拟,通过大量数值仿真来获得
随着微纳卫星需求量不断增长、任务复杂度不断增加以及研制周期的持续缩短,传统定制化的卫星地面测试系统已渐渐力不从心,开始逐渐退出历史舞台。随之就要求当前的微纳卫星地面综合测试系统在保证基本的稳定、可靠、安全的实现批量化、并行化测试的同时,更具通用性、易用性以及自动化。所以本文将重点研究批量微纳卫星地面并行自动化测试的应用技术,具体主要研究内容如下:针对需求,提出一体化、可扩展、可裁剪、开放式的系统性
论文以超低轨卫星为研究对象,相较于传统卫星,其所处的轨道高度属于热层与外层大气的空间,在轨运行时受到的气动干扰力矩相对传统中高轨卫星数值偏高,对于姿态控制系统设计来说不容忽视。除此之外,超低轨代表着卫星在执行对地某固定目标侦察时其过顶时间较短,因此要求超低轨卫星具有快速机动能力。为了解决以上问题,增强超低轨卫星的姿控系统跟踪精度、加强卫星快速机动能力,论文围绕不确定性较大的干扰力矩进行观测并补偿,
薄膜结构具有发射体积小、重量轻、展开可靠性高等优点,在航空航天领域有着广泛的应用,其在运行时主要受到的载荷为轨道维持时所产生的脉冲载荷、进出地影产生的热量导致变形产生的载荷。本文在国内外对薄膜结构研究的基础上,研究附加质量对薄膜结构振动特性的影响。首先,在满足薄膜结构基本假定的条件下,通过理论分析,得到了方形薄膜以及圆形薄膜自由振动的理论解,通过有限元分析软件Abaqus计算理论分析模型,证明仿真
在两航天器近距离接近任务中,需要对两航天器的相对位姿同步进行控制。随着航天任务越来越复杂,传统的相对运动动力学建模和控制方法已经不能满足实时性和高精度要求。本文以服务航天器近距离接近合作目标航天器为任务背景,建立了对偶四元数形式的两航天器相对运动方程,之后基于序列凸优化方法实现了近距离接近过程的位姿同步规划,在此基础上,设计滑模控制器对两航天器相对位置和姿态进行稳定控制。首先介绍了四元数,对偶数,
随着机械技术和工程技术的发展和对关键设备的可靠性要求的不断提高、系统和部件的复杂程度不断上升,以及对提高设备的可靠性、降低运行风险与运行成本的要求,需要采取措施对设备进行剩余寿命评估和状态监测。航空发动机是飞机上最重要的组成系统,该系统集成度高、结构复杂,更需要采取措施对航空发动机进行监测和维护,为航空系统提供强有力的飞行保障。为此,故障预测与健康管理（Prognostics and Health
随着人类航天活动日益复杂和频繁,航天器组合体在航天任务中开始发挥重要作用。其中加注、维修、清理等在轨服务任务有着重大意义,而在轨服务之前是必需的逼近、捕获、控制等多个阶段。在主星捕获到目标星之后形成组合体,控制系统模型发生改变,有理由对其进行重新建模和设计控制算法。本文针对捕获之后组合体的单星控制问题,验证了常见的无模型和基于模型的控制方法在模型参数不确定、输入受限和慢采样情况下仿真效果和实验效果