近地圓軌道上航天器碰撞概率計算及規(guī)避策略.pdf

1、隨著人類航天技術(shù)的快速發(fā)展，近年來航天活動不斷增加，隨之而來的是近地空間在軌航天器的數(shù)量急劇攀升，圍繞地球的軌道空間變得愈發(fā)擁擠。在如此擁擠的環(huán)境中飛行，航天器之間以及航天器和空間碎片發(fā)生碰撞的可能性都明顯提高，因此對碰撞預(yù)警和規(guī)避機(jī)動問題的研究有了其重要意義。本文把航天器和空間目標(biāo)的相對運(yùn)動視為非線性運(yùn)動，將測量系統(tǒng)測量狀態(tài)量時帶有的誤差考慮在內(nèi)，計算了航天器與空間目標(biāo)的碰撞概率，并分析了碰撞概率的置信度，然后對規(guī)避機(jī)動的策略進(jìn)行了研

2、究。
　　航天器的碰撞預(yù)警以及規(guī)避機(jī)動主要是對航天器與空間目標(biāo)相對運(yùn)動進(jìn)行分析。在第一章主要介紹了國內(nèi)外學(xué)者對航天器碰撞預(yù)警及規(guī)避機(jī)動策略的研究現(xiàn)狀。第二章概述了解決問題的過程中涉及到的基礎(chǔ)知識，推導(dǎo)了航天器與空間目標(biāo)相對運(yùn)動的動力學(xué)方程，將初始時刻的相對狀態(tài)信息進(jìn)行外推，對未來時刻的相對狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)報。第三章對測量誤差隨時間變化的公式進(jìn)行推導(dǎo)，基于兩者的相對狀態(tài)信息構(gòu)建碰撞概率模型，分別計算了航天器與空間目標(biāo)的最大瞬時碰撞概率

3、和擬最大瞬時碰撞概率，然后分析了測量誤差的傳播特性，對碰撞概率的置信度進(jìn)行了初步研究。第四章在滿足碰撞概率約束的前提下，以消耗能量最小為優(yōu)化準(zhǔn)則，對航天器規(guī)避碰撞的機(jī)動策略進(jìn)行研究，運(yùn)用控制量參數(shù)法和配點法把連續(xù)的最優(yōu)控制問題離散化，然后分別對航天器進(jìn)行機(jī)動的最優(yōu)策略進(jìn)行了求解，并將兩種方法所得結(jié)果進(jìn)行比較分析。
　　通過選取算例進(jìn)行數(shù)值仿真，對結(jié)果進(jìn)行分析可以得知：當(dāng)航天器與空間目標(biāo)的相對速度較小，相對運(yùn)動為非線性動時，擬最大瞬