学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于Halo轨道的航天器编队飞行

作　者: 尹军用
导　师: 高云峰
学　校: 清华大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: Halo轨道拉格朗日点相对运动航天器编队飞行构形
分类号: V448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 269次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

基于Halo轨道的航天器编队飞行具有广阔的应用前景,是近年来国际航天动力学与控制领域的研究热点之一。由于航天器编队任务往往对航天器之间的相对位置、相对速度的保持提出较高的要求,所以研究航天器基于Halo轨道编队飞行的相对运动和构形具有较高的理论价值和很强的实用背景。本文采用理论分析和数值计算并举的方法研究有关基于Halo轨道运动的航天器的相对运动和构形问题。文章详尽介绍了一种计算Halo轨道的有效方法—微分修正法,应用这种方法计算Halo轨道,绝对精度可以达到10?1 0以上。在此基础上,通过仿真,给出Halo轨道基本参数之间的关系,这又为初值的选取和程序的编写带来了方便。同一Halo轨道上的相对运动近似解是直接利用Richardson关于Halo轨道三阶近似解析解得到的。不同Halo轨道上的相对运动近似解的推导是在主星和从星运动作差的基础上,通过近似化简得到的,其幅值适用范围没有同一Halo轨道的相对运动范围广,但是在适用范围内,和实际的相对运动比较,误差也很小。文章还给出了在幅值增大时,拓展公式适用范围的方法,这需要对初始近似方程做更少的省略和更为精确的展开。同一Halo轨道上相对运动近似解是不同Halo轨道相对运动近似解的一部分。表达式明确地把不同Halo轨道上的相对运动分为两部分,一部分是仅由初相差引起的相对运动,另一部分是由幅值差引起的相对运动。文章讨论了基本参数变化对航天器编队相对运动轨道的影响,讨论分析了相对运动轨道的变化特点等。最后,文章利用前面章节的结论来设计基于Halo轨道航天器编队飞行的构形,给出构形设计的步骤,并利用该步骤设计两个算例。结果表明,应用该步骤进行初始构形的设计误差很小。本文的方法和结论可以作为基于Halo轨道航天器编队飞行任务设计的参考,也可以为此类航天器编队飞行的控制提供依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章引言  11-19
  1.1 引言  11-13
  1.2 课题背景和研究意义  13-16
  1.3 国际国内研究状况和进展  16-17
    1.3.1 国际研究状况和进展  16-17
    1.3.2 国内研究状况和进展  17
  1.4 论文的主要工作和内容概括  17-19
第2章限制性三体问题描述和HALO 轨道计算  19-35
  2.1 引言  19
  2.2 圆型限制性三体问题描述和HALO 轨道计算  19-22
  2.3 圆型限制性三体问题中的拉格朗日点  22-24
  2.4 HALO 轨道的计算  24-30
    2.4.1 微分修正法  25-28
    2.4.2 Halo 轨道的初始值选取  28-30
  2.5 HALO 轨道计算算例  30-32
  2.6 HALO 轨道初值特点  32-33
  2.7 幅值增大时HALO 轨道的画法  33-34
  2.8 本章小结  34-35
第3章同一HALO 轨道上航天器的相对运动  35-47
  3.1 引言  35
  3.2 同一HALO 轨道上航天器的相对运动  35-38
  3.3 一些基本参数对航天器编队相对运动轨道的影响  38-41
    3.3.1 主星初相位ωt_0 对编队相对运动轨道的影响  38-39
    3.3.2 主从星初相差ωΔt 对编队相对运动轨道的影响  39-41
  3.4 两颗从星的相对运动  41-45
    3.4.1 两颗从星连线斜率分析  41-42
    3.4.2 主星发射时刻处于两从星中间时刻的一类特殊情况  42-44
    3.4.3 两颗从星连线中点和主星的位置关系  44-45
  3.5 本章小结  45-47
第4章不同HALO 轨道上航天器的相对运动  47-61
  4.1 引言  47
  4.2 相对运动公式推导  47-52
  4.3 基本参数t_0 、ΔA_z 和 Δt 对航天器编队相对运动轨道的影响  52-56
    4.3.1 t_0 和ΔA_z 对相对运动轨道的影响  52-53
    4.3.2 Δt 对相对运动轨道的影响  53-56
  4.4 ΔA_z = 0 时同一HALO 轨道上的相对运动  56-58
  4.5 幅值增大时的相对运动  58-59
  4.6 本章小结  59-61
第5章基于HALO 轨道的航天器编队队形设计  61-71
  5.1 引言  61
  5.2 基于HALO 轨道的航天器编队的相对运动  61-62
  5.3 队形设计步骤  62-64
  5.4 算例  64-70
  5.5 本章小结  70-71
第6章结论  71-77
致谢  77-78
附录A  78-80
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  80

基于Halo轨道的航天器编队飞行

内容摘要

全文目录

相似论文