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。     

空间交会对接技术的发展

一、概述 1966年3月16日,美国双子星座8号飞船与阿金纳火箭实现了世界上首次在宇航员参与下的手控空间交会对接。不载人航天器最早进行自动交会对接的例子是在1967年10月30日,由前苏联发射的宇宙186号和188号两个航天器实现的。至今,全世界已成功地进行了180多次交会对接,都是在美国和前苏联两个国家进行的,其中前苏联航天器完成了130多次。     

航天器交会对接中GPS的应用

卫星定位和卫星通讯是正在寻求的空间飞行器高级自主交会系统的首选测控手段。本文概述了航天器的交会对接基本要求和过程以及美国全球定位系统（ＧＰＳ）和组成、定位原理、精度和差分原理后，列出了两种形式的相对运动方程。利用运动方程求解、单纯ＧＰＳ、差分ＧＰＳ的结合，可以完成追踪航天器向目标航天器接近的整个导引过程，且可以省去庞大的地面遥控遥测、星上雷达等设备，减少误差源。仿真计算证实了这一设计思想的可行性和     

飞船交会对接技术

太空交会对接技术是航天高技术之一,是集多种高技术之大全。本文介绍苏美太空交会对接技术的发展及其演变;在轨交会对接的主要任务,对接与分离过程以及交会对接机构的关键技术。     

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…     

中外交会对接技术比较研究

目前,掌握航天器交会对接技术的国家或联合体有美国,俄罗斯,欧洲航天局,日本和中国。文章对上述五方的交会对接技术进行分析、比较与评述,包括发展过程与现在的技术水平以及未来的发展趋势,涉及交会敏感器、连接机构、交会对接控制等关键技术。在交会对接领域内,美国与苏/俄基本沿不同的技术途径发展,一直处于世界领先地位;欧洲、日本与中国也各有特色与技术优势,中国取得了世界瞩目的成就,但欧洲与日本的潜在实力也不容低估。     

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。     

国外自主交会测量敏感器技术发展趋势

基于空间任务的高可靠性要求,在传统传感器通过技术改进等方式提升性能的同时,新型探测传感器逐渐进入人们的视野。结合国外自主交会任务,通过介绍自主交会敏感器的发展历程,分析了未来交会对接敏感器的发展方向。     

类二次型最优控制方法在自主对接控制中的应用研究

针对参数已知的线性定常二阶系统，本文给出了直接求解Riccati方程的方法，并在此基础上，将方法得到的结果应用到参数未知的线性定常或慢时变系统中，使用估计参数直接求出反馈增益矩阵，提出了一种类二次型最优控制方法，并证明了该闭环慢时变系统的稳定性。     

航天器交会对接地面综合验证技术研究进展

为短时间内在有限的几次飞行试验中突破并掌握交会对接技术,通过对地面验证试验的需求分析与整合,规划和设计了一系列系统级综合试验;采用局部模拟与整体模拟相结合、单一环境与综合环境相结合、试验与仿真相结合等方法开展了系统级验证试验,获得了大量的试验数据;并应用多种数据评估技术对试验数据进行了统计分析,提高了试验数据的有效性。这些工作的开展为交会对接的地面验证试验技术进一步发展打下了坚实的基础。     

太空环境飞行器交会对接设备精测工艺方法研究

交会对接设备是实现飞行器交会对接的重要部件。它的安装精度直接影响交会对接任务的成败。为了研究太空环境下飞行器舱体压差对交会对接设备安装姿态的影响,文章根据太空环境飞行器所受压差情况,设计了地面仿太空环境试验,对某型号飞行器的交会对接设备及舱体基准进行了姿态测量,分析了由于舱体内外压差的影响而造成的设备姿态变化,并根据试验结果分析研究出一种新的地面总装精测工艺方案。     

激光跟踪仪在交会对接微波雷达多径试验中的应用

交会对接微波雷达多径试验是在地面模拟两个飞行器在轨交会对接过程中由舱体表面及遮挡对微波信号造成反射干扰的一种试验,其目的是验证激光雷达系统功能及安装位置的合理性。在近20 m远的距离上,对飞行器舱体上的微波雷达天线和微波应答天线进行角度及距离的精确测量。文章通过对试验环境、测量项目分析及不同精测方案比对,采用激光跟踪仪直接测量舱体结构,获得了准确的基准数据,有助于指导微波雷达在飞船轨道舱上的精确安装和提高交会对接微波雷达多径试验的精度。激光跟踪仪首次应用于交会对接微波雷达多径试验,相比经纬仪在航天器基准测量中具有更大的优势。     

支持径向交会对接任务的宽波束中继方法研究

针对神舟飞船和天和空间站径向交会对接形成组合体的工作模式下,神舟飞船宽波束中继S终端对中继卫星视场缩小导致测控覆盖率降低的现象,提出一种基于组阵和时空分集技术的宽波束中继S链路的设计构想,通过在天和空间站宽波束中继S终端内部增设功分器和合路器,以及在组合体径向对接口的对接总线内部增设高频电缆。利用天和空间站的宽波束中继S发射天线和接收天线,传送神舟飞船的宽波束中继S信号。神舟飞船宽波束中继S终端,同时接收和处理组合体对接总线内部高频电缆和神舟飞船I/III象限收发的宽波束中继S信号,解决了中继卫星过顶遮挡导致的测控覆盖率降低的问题,提升了链路可靠性。经仿真分析,相比单独工作模式,测控覆盖率提升了25.3%。对于接收链路,采用时空分集技术,对3个方向的宽波束中继S信号进行互相关解算和最大比合并,获得信号合并增益,有效提升了接收信号的信噪比和有效带宽。     

首次交会对接任务发射场加注安全保障改进

载人航天器加注是航天器研制过程中安全风险最高、危险作业工序最多的环节,必须采取严密的安全防护措施,确保万无一失.通过实践探索积累经验,全面周密的设计论证,对原有加注硬件条件进行改造,工作流程进行优化,从而大幅提高本质安全度,并在首次交会对接任务中加以应用和验证,取得了良好的效果,圆满完成了“天宫一号”、“神舟八号”发射...     

Relative position and attitude estimation of spacecrafts based on dual quaternion for rendezvous and docking

The capacity to acquire the relative position and attitude information between the chaser and the target satellites in real time is one of the necessary prerequisites for the successful implementation of autonomous rendezvous and docking. This paper addresses a vision based relative position and attitude estimation algorithm for the final phase of spacecraft rendezvous and docking. By assuming that the images of feature points on the target satellite lie within the convex regions, the estimation of the relative position and attitude is converted into solving a convex optimization problem in which the dual quaternion method is employed to represent the rotational and translational transformation between the chaser body frame and the target body frame. Due to the point-to-region correspondence instead of the point-to-point correspondence is used, the proposed estimation algorithm shows good performance in robustness which is verified through computer simulations.     

非合作式自主交会对接的终端接近模糊控制

研究了非合作式自主交会对接（AR＆D）的终端接近问题。文中根据视线相对运动方程，设计了一个模糊控制器来实现终端接近制导。通过选择合适的模糊输入变量，设计了三个通道独立的模糊规则库。用乘积推理机、单值模糊器和中心平均解模糊公式获得模糊控制器输出。最后，本文用精确的轨道模型进行了数值仿真，验证了该模糊控制器是可行的，该控制器满足非合作式自主交会对接终端接近的高精度、安全无碰撞的要求。     

自主交会对接绕飞轨道的双冲量控制改进算法

绕飞轨道控制是追踪器与非合作目标进行自主交会对接的关键技术。本文针对同轨道平面的绕飞问题,根据双冲量轨道逼近动力学特性,将绕飞轨道分解为两个逼近轨道,采用有摄动情况下双冲量轨道逼近改进算法实现绕飞轨道控制。绕飞控制时,在轨道误差范围内,数次冲量累计同时施加,减少由于单次冲量小而造成的较大相对误差。最后进行了数学仿真,仿真结果表明该算法能实现绕飞轨道控制,具有设计简单、燃料消耗少的特点。