航天器编队飞行和空间演示验证技术——有人照料空间实验室与平动-转动物理仿真器.pdf

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1、V01．19No．3航天器工程第19卷第3期80SPACECRAFTENGINEERING2010年5月航天器编队飞行和空间演示验证技术有人照料空间实验室与平动一转动物理仿真器林来兴(北京控制工程研究所，北京100190)摘要航天器编队飞行是近年来国内外航天领域研究的热点问题，同时也是空间技术今后一个重要发展方向。为此文章首先讨论航天器编队飞行特点；其次研究编队飞行今后能否获得顺利成功应用，有关它的各种算法和软件空间飞行演示验证技术和方法；最后介绍了美国麻省理工学院空间系统实验室(MITSSI。)对航天器编队飞行算法软件空间演示验证的

2、方法和实验。关键词航天器编队飞行；空间演示验证；物理仿真嚣中图分类号：V529文献标志码：A文章编号：1673—8748(2010)03—0080—07SpacecraftFormationFlyingandSpaceDemonstrationTechnologyMannedSpaceLaboratoryandTrans—rotationalPhysicSimulatorLINLaixing(BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190，China)Abstract：Spacec

3、raftformationflyingisresearchhotissuesofthespacefieldathomeandabroadinrecentyears，andalsoamajordevelopmentdirectionofspacetechnologyinthefuture．Thispaperfirstdiscussestheconceptofspacecraftformationflyinganditscharacteristics。followedbywhethertheformationflightinthefutu

4、recanbesuccessfulyappliedandavarietyofalgorithmsandsoftwarespaceflightdemonstrations；FinallyitintroductesthespacecraftformationflyingalgorithmsoftwarespacedemonstrationofmethodsandexperienceinMITSSL．Keywords：spacecraftformationflying；physicssimulator；spacedemonstration1

5、引言航天器编队飞行是空间技术在应用领域的一个创新。通过编队飞行可以获得过去单颗航天器无法获得的结果。航天器编队飞行是近年来国内外研究的热点，开发出了大量算法和各种星上软件。用什么方式才能获得有效验证。说明这些软件是正确的，可以安全应用。这里介绍两种空间飞行演示验证方式：有人照料空间实验室与平动一转动物理仿真器。美国麻省理工学院空间系统实验室经过5～6年研究，论证与制定实施计划，到最后在“国际空间站”以及麻省理工学院物理仿真实验室得到实现，证明这两种方式验证非常有效，对航天器编队飞行算法软件验证，获得了创里程碑的成果Ⅲ。2航天器编队飞行

6、特点航天器编队飞行研究详见文献[2—4]。这里仅作和本文有关如下补充：收稿日期：2010—01—16；修回日期：2010—03—26作者简介：林来兴(1932一)，男，研究员，高校兼职教授，主要从事航天器控制、小卫星及编队飞行研究。第3期林来兴：航天器编队飞行和空间演示验证技术8l1)编队飞行优点航天器编队飞行引起世人极大关注是在20世纪90年代末期。为什么会引起如此的关注呢?其原因在于编队飞行具有一系列优点：(1)编队飞行可构成空间应用的一种新概念，例如，虚拟卫星；(2)可提供极大测量基线，从而促进下列领域的发展，例如，星载干涉仪、

7、全球遥感、同步目标跟踪观测等，预计今后10～15年间空间遥感测量精度将提高1---2个数量级[53；(3)可由轻巧灵活的小卫星代替庞大复杂的大卫星；(4)编队飞行航天器可以随时加入和退出(故障)，系统具有很高的重构性、冗余性、安全可靠性；(5)编队飞行一般都要协调联合控制，星间交换信息量很大，而且测量与控制要求精度很高，为此需要高度自主性，从而也降低对地面站的依赖。具有任务背景的航天器编队飞行应用项目越来越多，同时也证明上述编队飞行优势越来越大。为此可以预测随着时间的推移，这个优势还会增加。2)编队飞行的技术难点航天器编队飞行虽然具有

8、很多优点，但是在技术方面，它也存在技术难点，主要表现在下列四个方面：(1)编队飞行轨道构型和燃耗设计一个能满足空间飞行任务的编队飞行轨道构型，要求在建立轨道初始条件和长期运行中保持队形不变所需要燃料是最经济的；同时能在工