对地观测小卫星轨道机动仿真研究

针对我国对地观测小卫星的轨道机动任务要求,该文设计了轨道机动的软件模块和主要程序.该套软件设计的目的是为了能使卫星在最短的时间内由平时轨道机动到战时轨道.该套软件根据卫星轨道调整前后的轨道参数特点和轨道调整后的星下点轨迹要求,确定机动时间,将调整轨道半长轴与微调星下点轨迹结合起来,在最短时间内完成轨道调整任务.最后根据某对地观测小卫星的任务和技术指标要求,仿真其轨道机动过程.仿真结果表明,该系统具有很高的实用价值.     

低地球轨道小卫星用的推进系统

ＲＡＦＡＥＬ公司同以色列空间局和以色列飞机工业公司签订了为地平线卫星提供肼推进系统（ＨＰＳ）的合同，ＲＡＦＡＥＬ对该系统成功地进行了开发，装配和鉴定，ＨＰＳ是为低轨道（ＬＥＯ）科学任务卫星所设计的，但也能用于某些研制的通信卫星以及其它ＬＥＯ卫星。ＨＰＳ为卫星提供消旋，最终轨道指向，位置保持，角动量轮卸载等所需的脉冲，ＨＰＳ由肼推力器，推进剂贮箱，自锁阀，压力传感器，过滤器和加注阀组成，另外还包括一     

区域侦察小卫星星座设计与仿真

为满足全球观测需求,传统遥感卫星星座通常采用玫瑰星座或Ω星座,而此类星座无法满足对特定区域进行连续重复观测的需求,且星座本身无法完成观测信息的及时回传。针对上述问题,设计了利用MEO中继卫星的太阳同步回归轨道模型和共地面轨迹轨道模型。通过仿真分析两种轨道模型,发现同步太阳轨道星座可以提供独特的周期重复观察特性,但同样高度下的太阳同步轨道星座对特定区域连续覆盖性能远远低于共轨迹星座。研究证明了基于MEO中继卫星的共地面轨迹星座可以满足对地连续重复观测及实时回传信息的需求。     

遥感卫星小推力轨道转移控制

在太阳同步回归轨道遥感卫星的小推力轨道转移控制问题的研究中,小推力推进与化学推进方式有本质不同,不能再用速度脉冲的方法来设计轨道.针对推力方式不同的问题,采用了一组无奇点的春分点根数表示小推力卫星的动力学模型,从最优控制理论出发,给出了协态变量微分方程和最优推力方向,将轨道转移问题转化为非线性参数优化问题,利用非线性序列二次型规划法求解.对遥感卫星在1天回归和10天回归轨道之间的转移控制问题进行仿真,证明了方法的有效性.     

基于STK的卫星轨道机动模型设计与仿真

轨道机动是卫星完成任务常用的手段,在分析卫星星下点轨迹和覆盖区计算方法的基础上,以能量消耗最少为约束条件,对分辨率不符合要求、过境时间不符合要求、卫星在一昼夜内不过境三种情况下的卫星轨道机动问题进行了分析和理论推导,得出相应的卫星轨道机动模型,并采用STK对几种轨道机动方案进行编程设计,通过二维和三维图进行演示,计算结果与STK的数据达到高度一致,全面验证了轨道机动中的各种关键模型,对卫星轨道机动的实际应用有较好的借鉴价值。     

基于进化算法的人造卫星轨道优化设计与仿真

进化算法因其较强的搜索能力已被广泛应用于卫星轨道求解当中,但传统的方法是在轨道建模的基础上解微分方程得出,因轨道模型要考虑很多摄动因素,所以运算量巨大,充分运用STK软件强大、精确的卫星轨道机动运算功能,利用STK软件的连接模块将进化算法得到的数据输入到STK的轨道机动模块,算出卫星发射轨道并求出最佳机动方案,使算法简单可靠.最后,通过STK的轨道机动模块、三维显示模块对设计出来的轨道仿真演示.实例结果证明了该方法的有效性.     

利用高斯型方程进行卫星轨道机动仿真

在分析飞行器在连续力作用下的运动时,目前常用Hill模型,但Hill模型仅适用于短距离内短时间内飞行器机动问题.高斯(Gauss)模型作为一个研究绕动力作用下飞行器轨道变化的有效分析工具,可用于有限推力长时间作用下的轨道变化分析.从Gauss模型的基本形式推导出Gauss模璎的无奇点方程,并从理论角度和仿真计算方面分析了外力的大小、方向对轨道机动结果的影响以及轨道的偏心率、平近点角对轨道机动的影响.结果证明采用数值方法可以有效解决Gauss模型求解困难的问题,Gauss型模型用于轨道机动分析具有很好的普适性.     

基于STK跟踪与数据中继卫星轨道设计与仿真

发展跟踪与数据中继卫星对于构建天基测控网有着重要意义.概述了跟踪与数据中继卫星的定义与任务,阐述了跟踪与数据中继卫星通常选择的轨道,分析了地球静止轨道(GEO)中继卫星的地面覆盖特性和两颗GEO星组网的轨道覆盖盲区,以及中低轨卫星组网的步骤.提出了利用STK仿真分析中继卫星星座构形的方法,设计了基于STK的适合我国的地球静止轨道、大椭圆轨道、近圆轨道三种轨道的中继卫星星座与中低轨用户星的可见性仿真试验,通过对仿真结果的分析提出了我国中继卫星星座构形的初步设想.     

一类回归轨道随机生成算法实现

不同的卫星应用系统对轨道设计提出了不同的要求.文中提出的算法,能够自动生成卫星轨道参数,保证回归轨道卫星过顶地面某指定区域时,位于轨道的近地点,以满足卫星近地探测、侦察的一类仿真应用需求.该算法通过已知的近地点星下点坐标和随机的升交点经度确定出轨道面的空间位置;通过回归周期和近地点卫星高度确定出轨道形状和大小,进而求得满足条件的轨道方程.该算法在VC 中得到实现.文章最后给出了一个验证算法,通过输出数据和卫星星下点轨迹图验证了原算法.实践表明,文中提出的算法有效地支持了整体系统的仿真.     

基于STK的卫星系统设计优化研究

随着小卫星技术的发展,卫星系统的结构和功能也越来越复杂。为了降低卫星系统的造价,提高卫星系统的性能,需要对卫星系统进行设计优化。该文针对目前通用设计软件的不足,提出在STK和ModelCenter的基础上。开发卫星系统设计优化平台,详细阐述了基于STK仿真环境的卫星系统设计优化过程。为实现卫星系统的设计优化,应在任务分析的基础上定义STK场景,确定卫星系统的性能评价指标和设计变量,对设计变量进行敏感性分析,选择关键的设计变最,确定优化目标函数和约束条件并进行优化求解。最后给出了一个卫星系统设计优化的应用实例。     

洛伦滋混沌吸引子轨道分布的精细嵌层结构

利用庞加莱映射和相空间重构的方法，研究了洛伦兹方程在混沌状态下的轨道分布，发现其混沌轨道并非乱成一团，而是乱而有序，且拥有精细的嵌层结构，这从一个全新的角度揭示了混沌运动是内在随机性和规律性的统一体。     

太阳活动对卫星轨道摄动影响仿真

该文分析了高层大气与太阳活动有关的11周年变化、27天变化以及周日变化,讨论了考虑太阳活动的MET模式大气密度计算途径,并且介绍了卫星大气阻力加速度模型。从而,建立起反映太阳活动的太阳10．7cm辐射流量与卫星轨道摄动的关系模型。在此基础上,该文设计出仿真实验方案对该问题进行数值模拟。仿真结果得出了不同太阳活动水平下对同一轨道卫星的长半轴、偏心率影响的衰减曲线。结果还表明,利用计算机数值仿真的方法研究轨道摄动经济、安全、可靠性高,并且符合理论分析结果。     

A variational method in design optimization and sensitivity analysis for aerodynamic applications

Variational method is applied to the state equations in order to derive the costate equations and their boundary conditions. Thereafter, the analyses of the eigenvalues of the state and costate equations are performed. It is shown that the eigenvalues of the Jacobean matrices of the state and the transposed Jacobean matrices of the costate equations are analytically and numerically the same. Based on the eigenvalue analysis, the costate equations with their boundary conditions are numerically integrated. Numerical results of the eigenvalues problems of the state and costate equations and of a maximization problem are finally presented.     

低轨单星测频定位技术及其精度分析

在低轨单星测频定位中,网格搜索算法在高精度搜索时运算量大,且泰勒展开迭代方法存在定位不收敛的问题。为此,提出一种基于网格搜索与泰勒展开迭代相结合的定位方法。利用网格搜索算法实现粗定位,将该定位结果作为初始值代入泰勒迭代算法,从而对目标进行高精度定位。推导地球表面约束条件下低轨单星测频定位精度的克拉美劳下界,分析各种因素对定位精度的影响,仿真结果表明,在星下点两侧附近区域,低轨单星测频定位方法能够有效地实现对目标的定位。     

卫星高度计轨道设计的因素分析

卫星高度计轨道的选取需要综合考虑到轨道高度、偏心率、轨道倾角和重复周期等多种因素。对高度计轨道设计中涉及的诸多因素,以及高度计的采样模式进行了分析。通过对多颗高度计轨道设计标准的描述,重点分析了T/P高度计轨道参数的选择。在此基础上,提出了我国HY-2卫星高度计轨道设计的技术方案。