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基于安全性的交会对接近程段运动控制策略研究

作　者: 邱月明
导　师: 李海阳
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 力学
关键词: 轨迹安全交会对接安全集非安全集误判率轨迹控制策略
分类号: V526
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

分析航天器的轨迹安全是制定轨迹策略的一项重要环节。一款合适的轨迹安全准则不仅要对轨迹安全性做出正确且合理的判定和决策,且能适应不同测量误差的情况。本文在现有轨迹安全性理论上进行了拓展研究,提出了轨迹安全问题的一系列新概念及误判率理论并将其应用于航天器在轨飞行轨迹安全问题和交会对接自主段制导问题的求解,取得了较好的效果,对我国的交会对接事业有一定的理论指导意义和工程实用价值。全文的工作如下:提出了轨迹安全问题的一系列新概念并完成了相关公式推导。(1)建立轨迹安全问题的一般模型,并引入安全集和非安全集的概念;(2)提出了主观性检验准则,将测量过程中的主观随机性与轨迹安全准则的制定关联起来,该准则可用于判定某一轨迹安全准则的合理性和正确性;(3)提出了等概率面的定义,该定义可用于研究碰撞概率准则下的安全集和非安全集在空间中的传播规律。提出了误判率的概念。(1)论文借由概率冲淡问题引出了误判率的概念,从对真实运动测量判断的全过程视角出发,研究安全准则的误判问题;(2)研究了利用碰撞概率准则判定轨迹安全性时的误判率,建立了误判率与规避预警门限的显式关系;(3)建立了利用误判率修正安全准则的基本流程。研究了空间碎片的规避策略。(1)通过统计并对比安全距离范围内的空间碎片年均流量,分析了不同轨道高度的轨迹安全性,并借由误判率的概念给出了安全距离的制定方法;(2)进行单一相遇事件的轨迹安全性分析,结合碰撞概率的方法给出了对于单次相遇事件的规避机动策略。在误判率的基础上研究了考虑轨迹安全性的自主段控制策略。(1)结合交会对接自主段的特性推导了低速相对运动条件下规避机动冲量的显式表达式,该表达式的精度与精确数值计算的精度非常接近且计算效率很高;(2)建立了基于多脉冲变轨和显式表达式的安全轨迹设计方法,并给出了寻的段和接近段飞行轨迹的初步设计方案。

基于安全性的交会对接近程段运动控制策略研究

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