空间非合作目标近轨道操作中的导航与控制研究

《空间非合作目标近轨道操作中的导航与控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V448论文编号：102871517-S046学科分类号：082501硕士学位论文空间非合作目标近轨道操作中的导航与控制研究研究生姓名王文琦学科、专业飞行器设计研究方向在轨服务技术指导教师李爽教授南京航空航天大学研究生院航天学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsStudyonNavigationandControlforProximityOperationsSpaceNon-CooperativeTarge

2、tAThesisinFlightVehicleDesignbyWangWenqiAdvisedbyLiShuangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将

3、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要为满足航天器在轨服务、主动碎片清除、空间攻防等新兴空间任务的需求，实现追踪航天器对空间目标的装配、维护、补给、抓捕等操作，以空间交会对接技术为基础的航天器近轨道操作技术的发展重点已经从合作目标变成了非合作目标，从地面测控和人在回路控制向自主操作转变。针对空间非合作目标不向追踪航天器提供有效合作标识、不与追踪航天器进行信息交互、可能具有姿态不稳定、外形和质量特性参数未知等特点，亟

4、需发展新的空间非合作目标近轨道操作导航与控制技术。本文对未知物理特征和运动状态的空间非合作目标近轨道操作的导航与控制问题进行了研究，并探讨了组合体的质量特性参数估计和姿态稳定问题。首先，从姿态和轨道动力学的基本原理出发，建立追踪航天器相对于目标航天器的相对状态动力学。该相对状态动力学把所有相对状态量统一表示在追踪航天器本体坐标系中，灵活处理了控制指令耦合与控制输入耦合。然后，设计适用于最终逼近段的基于立体视觉的相对导航和参数估计算法，用一组参数描述非合作目标的质心位置和主轴指向，并对描述目标特性的各参数做出了不依赖先验信息的估计。接着，设计适用于最终逼近段的接近

5、控制律，把包括目标质量特性参数、环境扰动、目标机动等因素在内的各不确定量进行统一处理，对不确定量进行了估计和补偿，成功实现了追踪航天器对目标航天器的姿态同步和位置跟踪。最后，对完成捕获后的组合体的未知慢时变质量特性参数进行了估计，并以此为基础实现组合体姿态稳定控制。关键词：航天器近轨道操作，非合作目标，最终逼近段，相对导航，接近控制，组合体姿态稳定控制I空间非合作目标近轨道操作导航与控制研究ABSTRACTTomeettherequirementsofemergingspacemissionsinspaceservice,activedebrisremoval,

6、spaceattackanddefense,andachievespacecraftassembly,maintenance,andreplenishmentandcaptureoperations,thefocusofspacecraftcloseorbitoperationtechnologyhaschangedfromcooperativetargettonon-cooperativetargetbasedonspacerendezvousanddockingtechnology,anddevelopedfromgroundtrackingandcontr

7、olandman-in-loopcontroltoautonomousoperation.Thenotablefeaturesoftargetspacecraftincludewithouteffectivecooperativeidentificationandexchangeinformationandevenwithunstableattitude,unknownshapeandmasscharacteristicparameters,sonewnavigationandcontroltechnologyisnecessarytobedevelopedfo

8、rcloseorbito