近地小行星近距离飞行器编队自主导航研究文献综述

 2022-10-29 20:56:27
  1. 文献综述(或调研报告)

这些文献提出了一种基于多传感器导航方法,使得一个编队航天器在近地小行星附近自主导航。众多的数据由地面摄像机,姿态传感器和LIDAR(激光探测预测量技术)收集,再用于估计每个航天器相对于小行星的状态。然后,将航天器的位置测量量与航天器到小行星的位置测量量相结合,以提高精度。本文分析了使用不同的滤波技术来估计四空间飞行器编队相对于小行星的状态。不同的测量量相互结合构造出以评估由四个航天器收集的测量的数据融合提供的导航性能的改进。此外,导航系统的鲁棒性(系统健壮性)被测试以应对故障的发生来。结果表明,通过添加航天器间的位置测量,导航性能表现得到显着提高。最后,提出了小行星轨道确定方法,其将组合来自多个航天器的小行星的视线测量和太阳多普勒频移传感器与航天器到地面的跟踪数据。针对2-空间飞行器编队用不同的方法配置进行评估,并且示出了航天器到小行星和地对空飞行器测量的集成使用提供了改进小行星的星历的有效方式。

其中需要重点研究航天器形成的动态模型以及设计用于保持每个航天器的轨迹靠近参考未扰动地层轨道的Lyapunov控制律。具体建立测量模型,同事需要在过滤过程与数据融合过程一起描述,以处理来自不同航天器的数据。最后需要比较结合导航案例和非合作导航案例,并分析一些意外情况。最后,对2-航天器编队进行一些测试,证明可以使用机载和基于地面的测量的组合来改进小行星的星历,或者替代飞行转向法。

参考文献

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  7. Wie, B., 2008. Dynamics and control of gravity tractor spacecraft for asteroid deflection. J. Guid. Control Dyn. 31 (5), 1413–1423.
  8. 方案(设计方案、或研究方案、研制方案)论证

飞行器编队的动态模型

在图1中,定义了两个坐标系来描述飞行编队和小行星的运动:

  1. 惯性日心参考系:太阳在参考系的中心,I轴指向春分,J轴在基波中垂直于I轴 平面,K轴垂直于指向太阳北极的基本平面。
  2. 小行星山旋转参考系A:中心A在小行星的重心处,x轴沿着轨道半径向内,y轴为垂直于轨道平面中的x轴,z轴完成右手坐标系。和在该坐标系中描述了航天器相对于小行星的相对位置和速度。

假设小行星是具有半轴aI,bI和cI的椭圆体(Scheeres,2012)。 小行星围绕z轴以角速度omega;A旋转,如图2所示。小行星的几何形状模型表示为:

其中下标b指的是坐标系。 现有的研究已经证明,二次和二次重力场项占据了航天器对均匀旋转小行星的近距离运动的轨道稳定性。

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