学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

编队卫星星间碰撞及防碰撞技术研究

作　者: 赵暾
导　师: 文援兰
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 编队卫星 碰撞概率 规避机动 故障诊断 扩展卡尔曼滤波 残差序列
分类号: V448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 44次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


为确保编队卫星的安全,需要对星间的碰撞危险程度进行评估,并制定相应的规避防碰撞措施。本文采用碰撞概率、动力学分析和故障诊断等手段,分析了编队飞行时由干扰摄动和卫星故障引起的安全问题,并建立了防碰撞规避策略。全文主要工作包括:(1)总结了国内外分别基于短期相对运动和长期相对运动的碰撞概率计算方法,介绍了针对动态系统的故障诊断方法,具体分析了星间防碰撞措施。(2)对卫星碰撞概率的计算方法进行了深入研究。针对短期相对运动,介绍了一种计算碰撞概率的方法,将二维边缘碰撞概率密度函数在相遇平面上联合包络球体形成的投影区域内积分得到碰撞概率。随后又介绍了其他三种计算短期相对运动碰撞概率的计算方法,并对四种方法计算的碰撞概率结果进行了比较。根据长期相对运动的特点,定义了时变坐标系,将相对位置协方差矩阵和联合包络球体实时投影该坐标系中,以计算长期相对运动时的总碰撞概率。为更有效的评估编队卫星碰撞危险程度,定义了拟最大瞬时碰撞率。(3)在圆参考轨道的假设下,基于碰撞概率制定了一套防碰撞安全评判准则。根据C-W方程提出了两种计算规避机动的方法:一种是基于碰撞概率的计算方法,通过求碰撞概率对于机动速度方向的梯度来确定其方向,根据碰撞概率和机动速度大小的关系可以确定出需要的机动速度值;另一种为基于相遇时的相对几何构型的规避机动,即在给定最小相对距离约束的情况下,计算所需的机动速度值;(4)对编队卫星的故障因素进行了比较全面的分析。针对同时采用两个测量装置,即无线电和GPS的编队卫星可能发生的测量器件硬故障情况,提出了两种基于解析余度的状态估计故障诊断方法。即首先分别采用无线电测量和GPS测量得到的测量数据作为观测量并联合编队卫星的相对状态进行广义卡尔曼滤波,然后得到残差序列,基于该残差序列设计出了残差加权平方和检验法和残差χ2检验法。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 研究背景和意义  12-13
  1.2 编队碰撞因素及防碰撞措施技术综述  13-18
    1.2.1 编队碰撞问题概述  13-17
    1.2.2 星间防碰撞技术  17-18
  1.3 研究思路和主要研究内容  18-22
    1.3.1 研究思路  18-19
    1.3.2 主要研究内容  19-22
第二章 编队卫星飞行碰撞分析  22-46
  2.1 相关坐标系的定义及其转换  22-24
    2.1.1 坐标系定义  22-23
    2.1.2 坐标系间的转换  23-24
  2.2 编队飞行相对动力学方程  24-28
    2.2.1 基于圆参考轨道的相对动力学方程  25-26
    2.2.2 基于椭圆轨道的相对动力学方程  26-28
  2.3 碰撞概率计算方法  28-45
    2.3.1 短期相对运动碰撞概率计算方法  29-40
    2.3.2 长期相对运动碰撞概率计算方法  40-45
  2.4 本章小结  45-46
第三章 基于碰撞概率的编队星间防碰撞措施研究  46-60
  3.1 卫星相对飞行状态及其误差协方差演化  46-47
    3.1.1 编队飞行状态方程  46
    3.1.2 误差协方差矩阵的演化  46-47
  3.2 编队飞行星间相对状态安全分析方法  47-52
    3.2.1 编队星间碰撞概率计算  47-48
    3.2.2 编队安全评判准则  48-49
    3.2.3 算例  49-52
  3.3 编队星间防碰撞规避机动措施方法  52-59
    3.3.1 防碰撞规避机动原理  52-53
    3.3.2 防碰撞规避机动计算方法  53-56
    3.3.3 算例  56-59
  3.4 本章小结  59-60
第四章 基于故障诊断的编队星间碰撞研究  60-74
  4.1 编队卫星故障因素分析  60-61
  4.2 建立编队飞行系统方程  61-65
    4.2.1 建立编队飞行状态方程  61
    4.2.2 建立编队飞行测量方程  61-65
  4.3 基于扩展卡尔曼滤波的故障检测和分离  65-73
    4.3.1 扩展卡尔曼滤波及其残差序列的性质  65-66
    4.3.2 基于扩展卡尔曼滤波的故障检测和分离  66-68
    4.3.3 算例  68-73
  4.4 本章小结  73-74
第五章 结论与展望  74-76
  5.1 论文研究内容总结  74
  5.2 主要结论  74
  5.3 研究展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-81
作者在学期间取得的学术成果  81

相似论文

  1. 基于WinCE平台的故障分析仪应用程序设计与开发,TP311.52
  2. 八作动器隔振平台的六自由度容错控制研究,TB535.1
  3. 基于陀螺和星敏感器的卫星姿态确定研究,V448.2
  4. 基于PCA-SVM的液体火箭发动机试验台故障诊断算法研究,V433.9
  5. 基于支持向量机的故障诊断方法研究,TP18
  6. 三容水箱系统故障诊断算法研究,TP277
  7. 水上交通安全保障系统的关键技术研究,U698
  8. 注塑成型过程监测与故障诊断平台的设计与实现,TQ320.5
  9. HART现场故障诊断仪的研究与实现,TP277
  10. 融合视觉与惯性导航的机器人自主定位,TP242
  11. 聚合釜群多通道实时在线监测系统研究,TP274
  12. 发动机振动与燃烧分析虚拟仪器的设计开发与应用研究,TK407
  13. 频带熵方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用,TH165.3
  14. 卫星编队星间相对测量技术研究,V448.2
  15. 专用电路测试方法的研究与实现,TN707
  16. 基于盲分离的大型风力机机械故障信号特征提取,TK83
  17. 基于贝叶斯网络的电机故障诊断方法研究,TM307.1
  18. 直升机主减速器故障诊断与故障预测技术研究,V267
  19. 基于信息融合的模拟电路故障诊断研究,TN710
  20. 基于振动测试技术的跨座式单轨交通系统铸钢支座健康监测方法研究,U232

中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 制导与控制 > 航天器制导与控制
© 2012 www.xueweilunwen.com