【摘 要】
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随着人类进入太空活动日趋频繁,各类航天任务都有着不同的需求。其中对空间非合作目标的接近任务,可以被广泛应用于空间目标监视、在轨服务和空间对抗等方面,具有十分重要的
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随着人类进入太空活动日趋频繁,各类航天任务都有着不同的需求。其中对空间非合作目标的接近任务,可以被广泛应用于空间目标监视、在轨服务和空间对抗等方面,具有十分重要的意义与价值。本文据此作为研究背景,重点对空间非合作目标的接近制导方法及相关的控制方式进行了研究。飞行器运动模型建立。文中建立了一套坐标体系,并对追踪飞行器与目标飞行器运动进行建模,实现了对追踪飞行器位置和姿态运动的建模和对目标飞行器位置运动的建模。姿态控制研究。稳定可靠的姿态控制是实现制导控制的基础。本设计中,中制导和末制导过程都采用了基于四元数的姿态控制方法。这种方法能够有效避免奇异问题。中制导过程中的轨道修正需要结合特定姿态,进行大角度姿态机动;末制导过程则要求姿态精准能够跟踪视线角。针对中、末制导过程中姿态变化的不同特点,分别进行了指令设计。仿真结果表明,设计的方法能够有效实现对飞行器的姿态控制。接近空间非合作目标制导方法的研究。该方法应用在末制导过程中,需要依靠导引头提供的视线信息进行制导。该部分首先建立了追踪飞行器和目标飞行器之间的相对运动模型,其次从不同角度设计了两种接近制导方法,一种方法是通过接近点与目标的位置关系,通过目标的视线信息解算出接近点的视线信息,据此设计制导指令;另一种方法是采用偏置制导的策略,设计零控脱靶量与偏置距离的关系,通过在制导指令中添加偏置项,将追踪飞行器导引到接近点位置。仿真结果表明,这两种方法都能够实现接近制导效果。三维可视化场景设计。针对接近空间非合作目标的研究背景,设计了一套三维可视化场景软件。软件可以详细展现追踪飞行器在与目标飞行器接近过程中的飞行状态和各项信息,将一些复杂的数据直观表现出来,提升了设计效率,为验证飞行仿真效果提供方便快捷的途径。论文对上述问题进行了深入研究,实现了飞行器接近制导的方法,并通过仿真实验,进一步验证了效果。另外,三维场景的设计具有比较强的应用价值。
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