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第1章 概论 1

1.1 交会对接技术 1

1.1.1 国外交会对接技术发展和现状 1

1.1.2 我国交会对接技术发展和现状 6

1.2 交会对接轨道控制规划技术 7

1.2.1 交会对接飞行阶段划分 7

1.2.2 交会对接任务剖面规划和轨道机动规划 10

1.3 本书主要内容 12

第2章 交会对接轨道控制基础 15

2.1 轨道摄动动力学模型 15

2.1.1 摄动运动方程的解析计算方法 16

2.1.2 摄动运动方程的数值计算方法 18

2.2 交会轨道动力学模型 20

2.2.1 C-W相对轨道动力学模型 20

2.2.2 近圆偏差动力学模型 22

2.2.3 椭圆轨道相对运动动力学模型 24

2.3 交会调相策略 26

2.3.1 调相基本原理 26

2.3.2 调相特殊点变轨策略 28

2.3.3 调相综合变轨策略 30

2.4 交会远距离导引规划求解方法 33

2.4.1 采用柱坐标描述的近圆偏差方程 33

2.4.2 采用轨道根数描述的近圆偏差方程 44

2.4.3 近圆偏差方程的求解 52

2.4.4 近圆偏差方程的变轨策略规划 58

2.4.5 脉冲解向有限推力解的转化 63

第3章 交会对接发射窗口规划 67

3.1 发射窗口约束条件 67

3.2 发射窗口计算模型 68

3.2.1 轨道日照角模型 68

3.2.2 阳光抑制角模型 69

3.2.3 轨道共面模型 70

3.3 发射窗口规划方法 72

3.3.1 目标器发射窗口 72

3.3.2 追踪器发射窗口 72

3.3.3 追踪器与目标器共面发射窗口 74

3.4 仿真分析 74

3.4.1 发射窗口计算 74

3.4.2 发射窗口验证 82

第4章 目标器交会对接轨道控制规划 86

4.1 目标器交会对接轨道特性要求 86

4.1.1 目标器的轨道选择 86

4.1.2 轨道相位设计 90

4.2 轨道控制算法 92

4.2.1 共面及相位计算模型 92

4.2.2 高度、相位、偏心率联合求解模型 93

4.3 轨道控制策略 96

4.4 仿真分析 97

4.4.1 标称共面与虚拟共面的比较 97

4.4.2 目标航天器轨道控制算例 98

第5章 追踪器远距离导引轨道控制规划 102

5.1 远距离导引轨道设计 102

5.1.1 远距离导引设计约束条件 103

5.1.2 交会对接轨道设计 104

5.1.3 追踪器入轨轨道设计 104

5.1.4 远距离导引段终点状态设计 105

5.1.5 远距离导引轨道机动设计 105

5.2 远距离导引轨道机动规划 108

5.2.1 轨道机动规划变量求解算法 108

5.2.2 轨道机动规划策略 112

5.3 仿真分析 120

5.3.1 标称初始轨道的控制分析 120

5.3.2 偏差初始轨道的控制分析 122

第6章 追踪器寻的导引轨道控制规划 125

6.1 寻的段轨道特性要求 126

6.2 轨道控制算法 127

6.2.1 双脉冲控制量的初值求解 127

6.2.2 首脉冲控制量的比例修正 129

6.2.3 水平双脉冲控制时刻的求解 129

6.3 轨道控制策略 132

6.4 仿真分析 133

6.4.1 寻的导引水平双脉冲算例 133

6.4.2 不同目标器轨道水平双脉冲算例 137

第7章 联合飞行轨道控制规划 139

7.1 组合体与飞船联合轨道控制规划 139

7.1.1 组合体与飞船轨道特性要求 139

7.1.2 轨道控制算法 140

7.1.3 轨道维持策略 144

7.1.4 仿真分析 146

7.2 伴随绕飞轨道控制规划 153

7.2.1 伴随绕飞轨道特性要求 153

7.2.2 摄动因素对伴随绕飞的影响 156

7.2.3 接近和绕飞轨道控制算法 159

7.2.4 绕飞保持轨道控制算法 162

7.2.5 仿真分析 165

第8章 远距离导引终点误差分析 171

8.1 远距离导引终点的误差因素 171

8.2 飞行控制过程分析和建模 173

8.2.1 飞行控制过程分析 173

8.2.2 飞行控制过程建模 174

8.3 误差因素描述形式 176

8.3.1 变轨策略 176

8.3.2 定轨误差形式 177

8.3.3 模型误差形式 179

8.3.4 控制误差形式 179

8.4 仿真分析 182

8.4.1 蒙特卡罗法仿真 182

8.4.2 边界条件法仿真 184

第9章 安全轨道设计及控制规划 186

9.1 追踪器与目标器的安全轨道设计 186

9.1.1 轨迹安全性设计 186

9.1.2 轨迹偏差分析 188

9.1.3 轨迹偏差保护策略 189

9.1.4 轨迹碰撞规避机动 194

9.2 空间碎片规避轨道控制规划 195

9.2.1 碎片碰撞预警分析 195

9.2.2 碎片规避机动方法 198

9.2.3 碎片规避机动策略 204

9.2.4 仿真分析 205

参考文献 210