空间目标飞越式抵近观察制导方法研究

【摘要】：飞越式抵近观察是指处于潜伏轨道的飞行器,在需要时通过转移轨道快速抵近到目标航天器附近,在一定范围内对目标进行短时间观察,它在未来空间攻防对抗中有着广阔的应用前景。在抵近观察过程中,飞行器的制导精度和响应速度是两个关键的技术指标。本文以此为背景,对相关理论和方法进行了研究。 首先研究了抵近观察的初制导问题。初制导主要目的是消除入轨的初始位置速度误差。建立了速度增益初制导模型,研究了推力矢量方向确定、飞行器需要姿态计算和开关机控制方法等问题。通过数值仿真,分析了制导方法中各因素对制导精度的影响。 其次研究了中制导问题。在二体假设下,分别建立了基于状态方程线性化的中制导模型和基于显式制导的中制导模型。研究了考虑摄动项影响时的改进模型,减少了J2摄动项对制导精度的影响。抵近观察任务中有长时间的中段飞行,单次修正不能满足精度要求。利用遗传算法对修正次数和修正时间进行了优化设计,优化结果在满足制导精度要求的条件下达到燃料最省。 然后研究了末制导问题。末制导可以保证抵近观察任务具有较高的末端精度。建立了基于视线转率的比例导引末制导模型,在获得目标航天器的相对距离信息基础上,分别研究了基于CW方程和相对运动解算的方法,对观测点视线转率进行求解。两种导引算法的方法误差较小,均有较高的末端导引精度。 随着空间应用技术的发展,飞越式抵近观察技术将成为未来空间态势感知的重要手段,本文的研究结果可为我国相关技术的发展提供理论依据和技术支持。