交会对接任务碰撞规避策略制定研究

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1、第20卷第1期载人航天V01．20No．12014年1月MannedSpacenightJan．2014交会对接任务碰撞规避策略制定研究李翠兰1一一，唐歌实1，一，胡松杰L2，李勰L2，张宇1(1．北京航天飞行控制中心，北京100094；2．航天飞行动力学技术重点实验室，北京100094)2摘要：针对交会对接任务目标飞行器与追踪器轨道运行特性，综合考虑规避策略计算方法与工程实际相结合的问题，提出高度规避、时间规避以及与正常轨控相结合的碰撞规避策略计算方法等三种空间目标碰撞规避策略计算方法。高度规避计算方法采用了Lambert飞行原理，用简化二体开普勒模型取代高精度轨道预报方法，迭代求

2、解规避机动速度增量，实现了通过约束过交点与目标径向距离差得到速度增量的最优解；时间规避计算方法通过轨道周期与速度增量的关系，实现了通过约束过交点与目标的时间差得到速度增量的最优解；与正常轨控相结合的碰撞规避策略计算方法，在正常控制考虑冗余控制量的基础上，对控制策略的控制开始时间或沿迹方向的速度增量进行较小的修正，使两者通过碰撞点的时刻或径向距离错开，达到碰撞规避的目的，该方法不仅可以节省燃料、而且对任务的影响较小。通过对三种空间目标碰撞规避策略计算方法仿真分析结果表明，完全适用于交会对接任务，可为我国载人航天任务飞行安全提供技术保障。关键词：交会对接；碰撞规避；规避策略；时间规避；高

3、度规避中图分类号：V526文献标识码：A文章编号：1674—5825(2014)01旬009旬7ResearchonAVoidanceStrategyfbrRendezVousandDOcl【ingMissionLICuilanl”，TANGGeshil一，HUSon舀iel”，LIXiel”，ZHANGYul'2(1．BeijingAerospaceContmlCenter，Beijing100094，China；2．KeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAerospaceFlightDynamics，Beijing10094，China)Abs

4、tract：Consideringthecharacteristicsoforbitalmotionofthetargetvehicleandthetrackingspacecraftintherendezvousanddockingmission，threekindsofspaceobiectcoUisionavoid．ancestrategycalculationmethodswereproposedaccordingtotheengineeringpractice，includingheightavoidancemethod，timeavoidancemethodandcomb

5、inationwithnormalorbitcontrolmethod．HeightavoidancecalculationmethodwasbasedontheprincipleofLambertnight．Asimplifiedtwo．bodvkepler7sequationwasusedinsteadofthehighprecisionorbitpredictionmethod．Avoidancemaneuvervelocitvincrementwass01vedbyiteratingandtheoptimalsolutionofthevelocitvincrementcoul

6、dbeobtainedbyconstrainingtheradialdistancediffbrencebetweentheintersectionpointoftargetandspacedebris．Timeavoidancecalculationmethodwasbasedontherelationshipbetweenvelocityincrementandorbitalperiodandtheoptimalsolutionofthevelocityincrementcouldbeobtainedbvconstrainingthetimediff色rencebetweenth

7、eintersectionpointoftargetandspacedebris．Thecombinationwithnormalorbitcontrolmethodwasbasedontheredundancycontrolinthenormalcontr01．Asmallmodificationtothecontroltimepointora．10ng—trackVelocityincrementincontrolstrategycouldrealiz