基于Lambert问题的J2摄动空间交会策略

摘要

随着科学技术和社会经济发展，空间技术越来越体现着巨大的社会经济价值。从空间获取信息、材料和能源是航天技术发展的长远目标。科学探测卫星、通信卫星等进行通信和侦测的任务作业，也密切依托空间技术。
　　航天器在空间轨道上飞行时，始终受着空间环境中的各种摄动力作用。主要的摄动力是地球形状非球形和质量不均匀产生的附加引力，使航天器的运动偏离二体模型轨道。找到有效的算法来补偿摄动，保证航天器快速准确的到达交会点，是本文研究的重点。
　　本文首先介绍了关于轨道转移问题的国内外研究进展和一些经典的算法。建立航天器的二体动力学模型，论述航天器在轨运行时受到的摄动，并重点针对J2摄动，建立J2摄动模型。研究了Lambert定理，以及定理中的相关方程和各个变量间的关系。
　　其次介绍了Lambert问题的定义，论述了Lambert问题的基本性质，包括转移轨道类型和转移圈数问题，介绍了几个转移轨道参数之间的关系。拉格朗日时间转移方程也是Lambert问题的一个重要因素。Lambert问题的这些性质和特点是设计补偿算法的基础。
　　最后介绍了J2摄动的补偿。在J2摄动的持续作用下，转移轨道往往会偏离目标轨道。阐述了J2摄动的具体原因和模型，推导出状态转移矩阵，利用转移矩阵推导出速度增量，推力由脉冲发动机提供。设计J2摄动补偿算法。并通过软件和硬件仿真，验证补偿算法的效果。

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第1章 绪 论

1.1研究目的及意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 本文主要研究内容及章节安排

第2章 轨道模型的建立

2.1 引言

2.2 坐标系及时间系统

2.3 轨道要素与方程

2.4 本章小结

第3章 两体模型转移轨道求解

3.1 Lambert问题

3.2拉格朗日时间转移方程

3.3 机动速度增量研究

3.4 Lambert问题求解算法

3.5 黄金分割法

3.6 最小速度增量搜索算法仿真算例

3.7 本章小结

第4章 带J2摄动补偿的Lambert制导算法

4.1 J2摄动的产生及影响

4.2 J2摄动的补偿方法

4.3 状态转移矩阵的求解

4.4 摄动补偿算法仿真算例

4.5 本章小结

第5章 Lambert制导算法实时性仿真

5.1 仿真环境

5.2仿真系统配置

5.3 仿真结果

5.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢