空间交会对接技术及其发展趋势

空间交会对接技术及其发展趋势周前祥连顺国空间交会对接技术包括两部分相互衔接的空间操作，即空间交会和空间对接。所谓交会是指两个或两个以上的航天器在轨道上按预定位置和时间相会，而对接则为两个航天器相会后在结构上连成一个整体。从６０年代美、苏两国分别实现了...     

美国载人航天器交会对接综述

随着航天技术尤其是载人航天技术的发展，空间交会对接技术也得到了迅速发展和广泛应用。要使飞船成为天地间的有效运输工具，以及进行大型航天器的在轨装配和长期轨道运行，就必须解决交会对接技术。美国和前苏联从60年代初开始研究交会对接技术，迄今已达到相当高的水平。目前载人航天已成为世界航天的发展热点，不少国家都把发展载人航天技术和建立永久性空间站作为本世纪内的发展目标。可以预言，随着载入航天事业的发展，交会对接技术必将向着更高水平、自动和自主的方向前进。一、美国双子星座号飞船计划中的交会对接美国双子星座号飞…     

《航天器交会对接技术》出版

《航天器交会对接技术》一书于2007年10月出版。该书密切结合载人航天工程,从交会对接基本轨道原理与姿态运动出发,深入系统地研究了交会对接过程中轨道动力学模型、交会对接的飞行策略、导引与控制规律、发射窗口等问题,全面完整地给出了工程实用的理论模型和工程仿真算例,是广大航天科技工作者学习和掌握航天器交会对接技术的一本优秀教材和科技参考书。     

美国的空间交会对接技术

为了给＂阿波罗＂登月计划作技术准备,美国研制和发射了＂双子星座＂系列两舱式飞船,用于突破和掌握太空行走和空间交会对接技术。1966年3月,美国＂双子星座＂8号飞船与由＂阿金纳＂火箭末级改装的目标航天器实现了世界上首次交会对接。1969年7月,美国＂阿波罗＂指令舱与登月舱实现了首次月球轨道人控交会对接。     

绳系卫星系统交会对接的应用与设计

文章介绍了绳系系统交会对接这项新技术在空间中的应用。主要包括:空间站利用系绳与航天器交会对接,实现为空间站提供各种供给;利用绳系系统与空间碎片对接,可回收或转移空间碎片,保护空间环境;利用一级或多级的绳系系统组成轨道转移系统,实现向地球同步轨道或火星轨道上转移和运送有效载荷。文章还介绍了绳系交会对接系统的设计,包括系统的一般控制方法和算法以及系统的结构设计。随着各项相关技术的发展,绳系卫星系统交会对接将发挥更大作用。     

空间交会对接测量技术的发展

空阔交会对接是多种航天高技术的集成．涉及到很多高技术领域。从控制观点来说．交会对接涉及到追踪航天器进行最多具有六个自由度的轨道和姿态控制问题。要想成功实现对接．必须精确测量两个航天器之间的相对位置与相对姿态。尤其是在最后逼近段．位置与姿态测量的精确与否将直接影响对接过程的成败。所以．交会对接测量系统就成为—个非常关键的组成部分。从20世纪80年代以来．用于空间交会对接的测量敏感器及测量方法．一直是各国研究的重点。     

载人航天器空间交会对接过程中人的作用

一、交会对接的控制模式航天器空间交会对接技术是实现空间站、空间平台等大型载人航天器在轨装配、回收、补给和维修服务等高级空间操作的先决条件，具体地说，对交会对接的任务需求可归纳为下述几个方面：１大型空间机构的在轨组装，增加或更换空间站的舱段；２定期为永久性空间站和空间平台加注燃料，补充给养、器材和原材料。３更换陈旧或失效的有效载荷、实验仪器和生产设备，并回收产品。４执行空间维修和救援任务。一般而言，它包括两个相互衔接的空间操作：空间交会和空间对接。所谓交会是指航天器之间在轨道上按预定要求相互接近的…     

航天器的交会与对接及其人控和自控

航天器的交会与对接及其人控和自控吴国兴前言交会是一个航天器接近另一个航天器的过程。具体地说，就是在航天飞行中，两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调，在同一时间到达空间同一位置的过程。对接是在交会的基础上，通过专门的对接装置将两个航天器连接成一个整...     

空间交会对接概述

航天器交会对接技术是航天领域一项非常复杂、难度很大的工作。随着航天技术尤其是载人航天技术的发展，空间交会对接技术也得到了迅速发展和广泛应用。     

航天器交会对接发射窗口分析

分析了交会对接任务中航天器受到的主要约束条件,将约束条件与发射时间相关联,建立了交会对接任务中发射时间求解的数学模型,设计了发射窗口的求解方法,得到了满足各项约束条件的交会对接发射窗口,并进一步对交会对接任务目标航天器初始轨道对发射窗口的影响进行了分析。
     

GPS用于航天器交会对接的方案与模糊度OTF解算研究

设计了GPS相对导航在航天器交会对接中应用的两种方案 ;认为在交会对接相对导航的过程中 ,可以进行载波相位模糊度的OTF解算 ,以直接利用高精度的载波相位观测量 ,提高交会对接测量的精度。通过实算 ,对结论进行了验证。     

空间交会调相特殊点变轨求解算法

空间交会调相是交会轨道控制的关键问题,本文给出了摄动条件下交会调相特殊点变轨求解算法.算法由粗求解器和细求解器组成:粗求解器中仅迭代部分设计变量,其余设计变量由Gauss型摄动运动方程解析计算;细求解器以粗求解器计算结果为初值,迭代所有设计变量获得较精确满足终端条件的解.算法简单可靠,适用于工程实际,算法的有效性得到了STK高精度轨道预报模块的验证.     

交会对接最终逼近段制导控制律设计方法研究

针对空间交会对接最终逼近阶段要求较高的控制精度以及连续控制力（转矩）难于实现等问题，文中在制导律设计方面使用了一种基于Hill方程的直线型制导及其常值推力等效实现的策略，在姿态控制方面使用补偿线性化以及PWPF调节器实现的控制方法，对于以上两种制导控制律，利用半物理仿真平台对算法的有效性和可行性给予了验证。     

自适应RBF Terminal在精密实时跟踪控制中的应用研究

进行空间对接、空间光通信以及空间对抗等,需要在卫星间实现精确的捕获跟踪瞄准( Acquisition, Tracking, Pointing, ATP)。提出了用自适应RBF变结构控制方法实现捕获跟 踪瞄准系统中跟踪子系统的精密实时跟踪控制,以提高系统的性能。首先由Terminal滑模变 结构控制器实现快速稳定的跟踪,然后,通过自适应RBF神经网络对系统中不确定干扰的上 界进行估计。并且用李亚普诺夫方法证明了系统的稳定性和对参数变化的鲁棒性。最后,仿 真结果证明了方法的有效性。     

ARCADE small-scale docking mechanism for micro-satellites

The development of on-orbit autonomous rendezvous and docking (ARD) capabilities represents a key point for a number of appealing mission scenarios that include activities of on-orbit servicing, automated assembly of modular structures and active debris removal. As of today, especially in the field of micro-satellites ARD, many fundamental technologies are still missing or require further developments and micro-gravity testing.In this framework, the University of Padova, Centre of Studies and Activities for Space (CISAS), developed the Autonomous Rendezvous Control and Docking Experiment (ARCADE), a technology demonstrator intended to fly aboard a BEXUS stratospheric balloon. The goal was to design, build and test, in critical environment conditions, a proximity relative navigation system, a custom-made reaction wheel and a small-size docking mechanism.The ARCADE docking mechanism was designed against a comprehensive set of requirements and it can be classified as small-scale, central, gender mating and unpressurized. The large use of commercial components makes it low-cost and simple to be manufactured. Last, it features a good tolerance to off-nominal docking conditions and a by-design soft docking capability.The final design was extensively verified to be compliant with its requirements by means of numerical simulations and physical testing. In detail, the dynamic behaviour of the mechanism in both nominal and off-nominal conditions was assessed with the multibody dynamics analysis software MD ADAMS 2010 and functional tests were carried out within the fully integrated ARCADE experiment to ensure the docking system efficacy and to highlight possible issues. The most relevant results of the study will be presented and discussed in conclusion to this paper.     

飞行器自主交会对接逼近阶段单台CCD测量方法研究

提出了一种利用单台CCD相机来实现自主交会对接最后逼近阶段的测量与控制任务。通过对安装在目标飞行器上的四个共面编码标志的测量，来实时计算追踪飞行器上CCD相机的外参数。利用求得的相机外参数和已知的坐标系间的转换参数，可以求得追踪飞行器坐标系与目标飞行器坐标系间的转换参数，从而得到两者间的相对位置和姿态系数。本文还通过了一组试验验证了该该法的可行性。     

空间站脉冲编码被动式交会对接合作目标三维跟踪

针对空间站交会对接(RVD)过程中合作目标在视频中周期性发光的特点,提出基于累积帧差法的合作目标检测方法及相应的跟踪窗口确定方法,建立合作目标状态的识别机制。在跟踪过程中,针对均值漂移算法容易受到图像背景干扰产生较大跟踪偏差的问题,在光流计算的基础上,提出一种基于线搜索的二维跟踪算法。通过分析敏感器采集的视频,验证了文中提出的算法能够准确地检测和跟踪图像序列中的合作目标,进而结合像机位姿估计算法,连续地估计像机位姿在三维空间中的变化。     

多星编队相对轨道的自主确定

编队飞行的相对轨道确定具有重要意义。针对编队应用中多颗环绕星相对中心星的自主定轨问题进行了研究，提出引入环绕星间相对测量信息的分布式滤波方案。设计了二级滤波器，利用环绕星间测量信息提高一级滤波得到的环绕星相对轨道的确定精度。仿真结果验证了这种导航方案的有效性。     

基于日地月方位信息的月球卫星自主导航

采用自主导航技术，可以降低月球卫星的任务成本，提高其生存能力。现研究了利用太阳敏感器、地球敏感器和月球敏感器测量出的卫星-太阳、卫星-地球和卫星-月球方向矢量作为观测量，采用迭代最小二乘方法、定历元时刻的卫星状态，并以轨道预报的方式实现月球卫星的自主导航。对该自主导航算法进行了数学仿真，分析比较了敏感器精度、部分轨道参数等因素对定位精度的影响，总结了其变化规律。最后对比了迭代最小二乘方法与扩展卡尔曼滤波的导航仿真结果，结果表明前者具有更高的精度。     

近圆太阳同步卫星轨道倾角偏差的影响和调整

以某近圆太阳同步轨道卫星为例,分析了倾角偏差引起的降交点地方时的漂移规律及影响。为将降交点地方时漂移限制在允许的范围内,给出了轨道倾角调整方案,仿真实验结果表明控制方案有效。