摘要：采用基于相对轨道要素的方法,建立了计算碰撞概率的数学模型。在二体圆轨道条件下,推导验证了与基于Clo-hessy-Wiltshire(C-W)方程的碰撞模型的等价关系,并解决了C-W方程存在的若干问题。在航天器近距离相对运动构型设计中提出了基于相对轨道要素的碰撞分析方法,突出了相对轨道要素在构型设计以及碰撞分析中的作用。分析了地球非球形引力摄动(主要是J2项摄动)对轨道误差的影响,推导了相对轨道要素在单位时间内的漂移量方程,及考虑J2项摄动的协方差矩阵的传播方程,建立了考虑J2项摄动的碰撞概率计算模型。最后,通过典型算例验证了本文方法的正确性。

摘要：为满足航天器在轨服务任务对悬停技术的需求,对航天器悬停构型的设计与控制问题进行了研究。通过任务航天器轨道设计得出目标航天器与任务航天器的绝对轨道关系,并用以说明悬停轨道的形成机理。结合任务航天器相对于目标航天器的相对轨迹,采用具有严格定义的相对轨道要素,对悬停轨道在目标航天器轨道平面内和平面外的构型进行描述。对"间隔式"的悬停构型脉冲控制策略进行推导,以实现任务航天器在目标航天器任意位置的长期悬停,并在此基础上分析悬停构型变化对速度脉冲的影响。最后,通过典型仿真算例验证所提方法与结果的正确性和有效性,并获得任务航天器在不同悬停轨道间转移的实现过程。研究结果完善了航天器悬停轨道的设计与控制方法,并说明了设计的悬停轨道具有可行性,能够为工程任务设计人员提供参考。

摘要：针对卫星编队轨道构形在J2摄动干扰作用下被破坏的问题,给出了两种构形保持脉冲控制策略。首先,分析J2摄动对编队卫星相对轨道要素的影响,即J2摄动使相对升交点赤经、近地点辐角和平近点角产生长期漂移。然后,结合高斯摄动方程,分别设计了切向加法向脉冲和径向加法向脉冲两种控制方法修正从星升交点赤经、近地点辐角和平近点角的偏差,从而实现卫星编队的构形保持。数值仿真结果表明,两种方法都能够有效地修正编队构形偏差,且采取切向加法向脉冲的构形修正方式更有利于节省燃料消耗。

摘要：针对连续变推力和脉冲推力不满足工程中推进系统要求的问题,为满足航天器在轨任务对悬停技术的要求,提出一种用多段连续常值小推力实现悬停的控制策略。基于相对轨道要素的相对运动模型,结合脉冲式水滴悬停的构型设计和控制方法,得到任意时刻任务航天器相对轨道要素的变化量;根据轨道要素的高斯摄动方程,在分段常值推力条件下,推导了相对轨道要素变化量的解析解;设计了满足区域悬停约束的常值推力多弧段控制策略。仿真结果表明,得到的连续常值推力控制策略实现了相对目标航天器的区域悬停,较传统连续常值推力方法解除了推进系统控制周期内全程工作的限制,能满足更灵活的任务要求。