卫星编队相对动力学方程稳定性分析

编队飞行是多颗卫星在共同控制律下动力学状态的耦合。稳定性是卫星编队动力学状态耦合分析的重要内容之一。以主星运动的真近点角为参数,在不考虑摄动的情况下,建立了卫星编队相对动力学方程。根据李亚普诺夫稳定性定理,分析了相对动力学方程中非线性项对卫星编队一阶近似方程的稳定性影响。得出了非线性项对一阶近似的稳定性影响与编队卫星的主星偏心率有关的结论。     

基于GPS的微小卫星编队飞行自主导航

提出了利用GPS实现微小卫星编队飞行自主导航的方案设想，给出了编队飞行主星空间位置参数确定和利用主星空间位置参数及星间相对位置参数确定从星位置参数的算法，同时分析了利用该算法测得相关参数的精度及其影响因素。     

卫星编队——下一代空间光学遥感发展的方向

编队飞行是多颗卫星在共同控制律下动力学状态的耦合.利用卫星编队来实现光学稀疏孔径,是下一代空间光学遥感发展的新方向.阐述了光学稀疏孔径的概念及成像原理,讨论了空间光学遥感成像的干涉模式选择问题,并分析了菲索干涉对卫星编队的要求.     

卫星编队——下一代空间光学遥感发展的方向

编队飞行是多颗卫星在共同控制律下动力学状态的耦合。利用卫星编队来实现光学稀疏孔径,是下一代空间光学遥感发展的新方向。阐述了光学稀疏孔径的概念及成像原理,讨论了空间光学遥感成像的干涉模式选择问题,并分析了菲索干涉对卫星编队的要求。     

考虑基线去相关的编队InSAR测高精度分析

针对主星带辅星群编队InSAR的双站、斜视、空间基线等特点，首先建立绝对测高误差与相对测高误差模型；重点分析了基线去相关对干涉相位误差的影响；对干涉车轮和钟摆编队的测高性能、对测高精度与基线矢量的关系进行仿真分析；其次与两种经典近似几何关系下的测高精度分析进行对比。仿真结果表明：干涉测高精度必须考虑基线去相关的影响；相对测高精度明显优于绝对测高精度；经典近似几何给分析测高精度带来很大误差。     

基于组合卫星导航系统的编队卫星分析

针对编队飞行中星间相对定位的任务需求,分析了卫星导航系统对编队卫星的动态观测几何问题,引入了相对定位精度衰减因子(RDOP)描述,并讨论了其性质。在对编队中单颗低轨卫星进行导航卫星GDOP分析的基础上,研究了不同编队宽度下编队集合的共视卫星和共视时段,仿真了一定场景下的编队卫星RDOP,并比较了与PDOP的大小关系。接收机的截止高度角对于导航卫星GDOP影响较大;编队宽度会影响到共视卫星的选择;而与采用单个GPS系统相比,采用GPS-Galileo组合卫星导航系统对编队卫星进行相对定位,RDOP数值明显减小,从而有利于高精度的星间位置确定。     

新一代探测地球重力场的卫星编队

探讨4类卫星编队构形(串联编队、钟摆编队、车轮编队、串联-钟摆编队)测定全球重力场的特点和能力。基于C-W(Clohessy-Wiltshire)方程分析各类编队卫星的相对运动状态,通过仿真试验,探讨各种卫星编队探测重力场的精度和分辨率。结果表明,与GRACE-type编队相比,包含多方向重力信号观测量的卫星编队能够为重力场解算提供更好的条件,对重力场解算精度提高可达9%~65%;径向观测量是重力场反演中的主要信息来源,其中南北径向的车轮编队最适合于高阶重力场的解算;另外,编队卫星间的沿轨方向观测量对扇谐系数反演能力最差,法向观测量对低次项系数的反演不敏感,径向和多方向观测量联合反演能得到接近各向同性的重力场系数。这可为新一代重力卫星任务的设计提供参考依据。     

分布式InSAR编队卫星精密绝对和相对轨道确定

低轨卫星编队的精密轨道和基线确定是分布式InSAR卫星系统完成科学任务的重要前提.目前,基于GNSS数据的缩减动力学绝对和相对轨道确定是获得高精度轨道和基线产品的主要手段.本文利用天绘二号编队星载GPS实测数据,采用缩减动力学定轨方法进行编队卫星绝对和相对定轨研究.GPS数据质量分析表明,A星与B星接收机的信号跟踪能力和数据质量基本相当.通过对轨道机动进行常值加速度建模,可以有效消除机动对天绘二号编队绝对和相对定轨的影响.单星绝对定轨结果表明,6 h重叠弧段轨道差值三维(3D)RMS小于1.2 cm,A星和B星绝对轨道的卫星激光测距数据检核残差RMS分别为2.76 cm和2.33 cm.双星相对定轨结果表明,6 h重叠弧段基线差值3D RMS达到0.66 mm,本文基线产品与西安测绘研究所基线产品互比对差值RMS在径向、切向、法向和3D方向分别为0.73、1.11、0.51和1.43 mm.     

基于增强型GPS的自适应UKF实时星间相对定位方法

高精度的星间实时相对定位是卫星编队飞行的一项关键技术。本文以双星编队为例,提出一种基于GPS双频P码、双频载波相位以及星间距离观测信息的自适应UKF、实时相对定位方法。仿真结果表明:相比传统的EKF方法,该算法能有效地提高滤波稳定性及相对定位精度,而且,星间测距信息的引入能大大减少整周模糊度判定所需的历元数。     

应用重力矩控制非刚性卫星的稳定性分析

研究卫星姿态问题时,通常把卫星视为刚体,针对不同形状的卫星应用欧拉定理列出相应的运动学方程和姿态动力学方程,从而讨论其相应稳定的条件.实际上卫星并不完全是刚体,还包含非刚体的部件,如具有弹性的天线、液体燃料等.当星体自旋稳定时,星体内各点的离心力保持不变,星上可发生相对运动的质量都处于平衡状态.可是星体章动能引起离心力的变化,从而激励起弹性部件产生弹性震荡.在这种情况下,星体的运动就不能用简单的欧拉方程来描述.针对这一问题,提出了运用重力矩进行了稳定性的分析;并且通过数值试验,得出了非刚性卫星在重力杆伸展后最终处于稳定的状态下.这对处于低轨道小卫星采用重力梯度力矩控制的研究有一定的实际意义.