基于凸優(yōu)化理論的航天器群智能碰撞規(guī)避技術研究.pdf

1、隨著微機電、微電子技術與分布式衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展以及空間在軌目標數(shù)量的不斷增長，衛(wèi)星朝著小型化、分布式協(xié)作、自主管理的方向發(fā)展。由微小衛(wèi)星構成的航天器群是當前航天器編隊技術的一個新的發(fā)展方向，而航天器群因空間任務需要在進行編隊構形重構過程中因外界因素與不確定因素的影響，難免在重構過程中會發(fā)生星間的碰撞問題，因此星間的碰撞規(guī)避問題已經成為研究編隊重構過程中一個重要課題。本文以運行在低地球軌道的航天器群為研究對象,（編隊成員數(shù)大于等于10），針

2、對航天器間的相對運動動力學模型、航天器群編隊重構防碰撞軌跡規(guī)劃和航天器群的模型預測控制進行了研究，通過數(shù)值仿真對其進行了驗證。
　　首先，通過對國內外關于碰撞規(guī)避問題相關文獻的調研分析，對航天器群編隊衛(wèi)星空間碰撞規(guī)避的相關技術及其相關研究進展進行了全面的介紹。給出了編隊衛(wèi)星空間碰撞規(guī)避技術的框架結構、關鍵技術和涉及的相關理論問題，對碰撞規(guī)避主要技術問題的研究進展進行了綜述。
　　其次，定義了空間坐標系，基于C-W方程、軌道根

3、數(shù)法與相對軌道要素法對航天器群編隊飛行的相對運動進行了描述，并對相對運動方程的推導進行了描述，分析了動力學模型各自的特點。
　　再次，假設在地球低軌近圓參考軌道下，根據(jù)高精度的相對運動方程結合凸優(yōu)化理論，以燃料消耗最小為性能指標給出了航天器群重構防碰撞軌跡規(guī)劃問題，通過對軌跡規(guī)劃問題進行凸優(yōu)化處理，進而將規(guī)劃問題轉化為凸優(yōu)化問題，發(fā)展了離散的SCP算法，然后利用凸優(yōu)化工具箱 CVX進行求解。利用凸優(yōu)化問題求解迅速的特點解決了群重構