卫星星座与编队飞行问题综述

卫星应用的日益发展需要由多颗卫星组成的卫星系统(形成各种类型的星座)来替代单颗卫星，这就给卫星轨道力学的应用增加了一些新内容。重点阐述了卫星星座整体结构的演化、卫星星座编队飞行中的星-星相对几何构形及其保持问题，以及星座卫星定轨所涉及的测控方式和天地基网联合定轨问题。这些内容都是卫星星座轨道力学中的重要组成部分。     

图片报道

中国人民解放军海军“青岛”号导弹驱逐舰和“洪泽湖”号综合补给舰组成的舰艇编队。在北海舰队副司令王副山少将率领下．于2006年8月21日启程．横跨太平洋．对美国，加拿大和菲律宾三国四港进行了友好访问。图为“青岛”号导弹驱逐舰和“洪泽湖”号综合补给舰在太平洋的晚霞中航行。     

基于增强型GPS的自适应UKF实时星间相对定位方法

高精度的星间实时相对定位是卫星编队飞行的一项关键技术。本文以双星编队为例,提出一种基于GPS双频P码、双频载波相位以及星间距离观测信息的自适应UKF、实时相对定位方法。仿真结果表明:相比传统的EKF方法,该算法能有效地提高滤波稳定性及相对定位精度,而且,星间测距信息的引入能大大减少整周模糊度判定所需的历元数。     

星载InSAR系统构型简介

本文简要描述InSAR的基本原理，介绍重复轨道、单平台双天线及基于编队卫星的星载InSAR系统构型。在分析三种构型的基础上，指出今后发展趋势。     

基于扰动观测器的非奇异模糊滑模无人船编队控制

针对含有模型参数不确定性、外界干扰与抖振现象的无人船编队问题,提出了一种基于扰动观测器的非奇异模糊终端滑模编队控制方法。首先,将领航者–跟随者与人工势场法相结合,获得无人船的编队构型并保证无碰撞现象;其次,基于Lyapunov能量函数设计出模糊控制规则,消除了控制器中的抖振问题;进而,提出了一种扰动观测器来补偿未知动态和外界干扰,增强了系统的鲁棒性和稳定性。通过理论分析和仿真结果验证了所提控制方法的有效性。基于所设计的编队控制方法,无人船最终可形成期望的编队构型。     

基于数据驱动的无人机编队最优控制算法设计

无人机编队具有广泛的应用价值和发展前景,然而,无人机动力学模型的非线性和耦合性,以及实际应用中的不确定性限制了其应用。为了解决模型不精确问题,提出了一种数据驱动的自适应动态编程（ADP）最优编队控制器设计方法。该方法结合了分布式一致性和线性二次方相关理论。首先,通过建立虚拟领航–跟随者模型,可以将四旋翼无人机的复杂非线性动力学模型简化为4个线性子系统,并解耦它们的相互影响;接下来,针对每个子系统设计编队控制器;随后应用李雅普诺夫理论对算法进行稳定性分析;最后通过仿真,验证了所提算法的稳定性和有效性。     

天绘二号卫星工程设计与实现

天绘二号卫星系统是我国首个基于干涉合成孔径雷达技术的微波测绘卫星系统,也是我国第1个近距离编队卫星系统,是国际上继德国TanDEM-X系统后的第2个微波干涉测绘卫星系统,并在国际上首次提出了通过设计双频成像解决干涉相位绝对模糊问题的方法,彻底摆脱了对地面控制数据的依赖。该系统工作于X频段,设计分辨率为3 m,处于500 km的太阳同步轨道,由两颗对等的卫星组成,采用异轨道面卫星编队、一发双收雷达收发模式的技术体制,可以快速测制全球数字表面模型和雷达正射影像。本文通过对干涉基线体制、卫星编队构型及雷达收发模式的选择,提出了天绘二号卫星技术体制;并从系统任务、主要性能及组成3个方面进行了工程设计;从总体论证、关键技术攻关及验证、型号研制3个阶段阐述了工程实现情况;最后介绍了卫星系统在轨测试验证情况。测试结果表明,所有指标达到了工程设计要求,产品精度与TanDEM-X系统相当,满足1：5万比例尺测图精度要求,从而验证了天绘二号卫星工程设计思路正确,工程实现的方法合理可行。     

持续不断的火星探索

奥巴马新太空计划：本世纪30年代中期之前把宇航员送上火星 2010年4月15日,美国总统奥巴马在佛罗里之达州肯尼迪航天中心宣布了新的太空探索计划：希望在本世纪30年代中期之前将宇航员送上火星。根据这项太空计划,航天飞机编队今年底退役后,美国将吸纳更多私营企业参与太空探索。新太空计划将依靠私营企业研发运载工具,实现太空探索。     

新一代探测地球重力场的卫星编队

探讨4类卫星编队构形(串联编队、钟摆编队、车轮编队、串联-钟摆编队)测定全球重力场的特点和能力。基于C-W(Clohessy-Wiltshire)方程分析各类编队卫星的相对运动状态,通过仿真试验,探讨各种卫星编队探测重力场的精度和分辨率。结果表明,与GRACE-type编队相比,包含多方向重力信号观测量的卫星编队能够为重力场解算提供更好的条件,对重力场解算精度提高可达9%~65%;径向观测量是重力场反演中的主要信息来源,其中南北径向的车轮编队最适合于高阶重力场的解算;另外,编队卫星间的沿轨方向观测量对扇谐系数反演能力最差,法向观测量对低次项系数的反演不敏感,径向和多方向观测量联合反演能得到接近各向同性的重力场系数。这可为新一代重力卫星任务的设计提供参考依据。     

基于改进领航者法的多AUV队形控制方法研究

针对多自主水下机器人(多 AUV)编队问题,提出了一种基于改进跟随领航者法的编队控制方法,通过仿真实验和湖上试验进行了验证。将对跟随者的航向和速度控制简化成单一的速度控制,并采用多级精准速度调控方法进行编队控制。然后,通过仿真实验对该方法进行初步验证,并确定关键控制参数。最后,建立一套队形评价指标,通过外场试验验证该方法有效性。试验结果表明：该编队控制方法在控制的快速性、准确性和稳定性等方面均表现很好。