摄动条件下椭圆轨道卫星相对运动研究.pdf

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1、第31卷2014年第3期上海AEROSPACE航天SHANGHAI文章编号：1006—1630(2014)03—000卜10摄动条件下椭圆轨道卫星相对运动研究饶殷睿，殷建丰，韩潮(北京航空航天大学宇航学院，北京100191)摘要：基于严格定义的相对轨道要素，考虑非球形引力、大气阻力和三体引力等摄动力的影响，用拟平均根数法添加相关摄动项，推导了椭圆轨道摄动条件下无奇点的卫星近距离相对运动模型。分析了考虑摄动力的影响时相对轨道要素的特性，并据此分析了各摄动力对卫星相对运动轨道预报精度的影响，比较了有无摄动的相对运动模型与精确解间的误差。算例验证了方法与结果的正确性和有效性。研究结果完善了相对轨道

2、要素的基本理论，并将其适用范围拓展至摄动条件下的椭圆基准轨道卫星相对运动研究领域。关键词：轨道摄动；椭圆轨道；卫星相对运动；相对轨道要素；相对运动方程中图分类号：V412．41文献标志码：AStudyonSatelliteRelativeMotioninEccentricOrbitunderInfluenceofOrbitPerturbationRAOYin—rui，YINJian—feng，HANChao(SchoolofAeronautics，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Basedonthestrictlydefinedr

3、elativeorbitelements，theinterrelatedperturbationtermswereaddedbythequasi—meanelementmethodinwhichtheinfluenceofperturbationsduetOnonsphericalgravitationalpotential，atmosphericdragandthirdbodygravitationwasinconsiderationinthispaper．Theellipticalwithoutsingularitycloserelativemotionintheconditionofo

4、rbitperturbationwaspresented．Somecharacteristicsofrelativeorbitelementswerealsoanalyzedinthecaseoforbitperturbation．Theeffectoftheseperturbationforcesontheprecisionoforbitpredictionwasstudied．Theerroranalysiswascarriedoutthroughacomparisonoftherelativemotionconsideringornotconsideringperturbationsw

5、iththeresultsofexactsolutions．Theproposedmethodandconclusionswerevalidatedbysimulationthroughsomeexamples．Thestudyimprovedthebasictheoryofrelativeorbitelements，andmadethismethodalsosuitableforcloserelativemotionundertheellipticalreferenceorbitwithperturbationsconditions．Keywords：Orbitperturbation；E

6、llipticalorbit；Satelliterelativemotion；Relativeorbitelement；Relativemotionequations0引言随着航天技术的不断发展，卫星编队飞行因其诱人的应用前景，逐渐成为航天领域的研究热点。编队飞行卫星具高可靠性和编队可重构的优势，主要用于对地观测、精确定位、天文观测以及电子侦察等领域。这些应用对精度的要求很高，因此研究高精度的编队飞行卫星系统相对运动模型意义重要。文献E13建立收稿日期：2012-03—22；修回日期：2012—04—26作者简介：饶殷窖(1988一)，男，硕士生，主要研究方向为航天器动力学与控制、航天器相对

7、运动、编队飞行等。了一种系统、准确、稳定、可控，可通过相对测量信息高精度地自主确定的相对运动模型，采用球面几何方法，严格定义了相对轨道要素，推导了开普勒轨道条件下高精度椭圆轨道近距离相对运动方程R]。本文称其为经典相对轨道要素描述的相对运动模型。但卫星在实际运行中会受到地球非球形引力、第三体引力、太阳光压、大气阻力等多种摄动力的作用[3]。在摄动力的影响下，编队飞行卫星的轨道根数及相对轨道会发生变化，虽然这些