一种长期稳定的卫星编队队形优化设计方法

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一种长期稳定的卫星编队队形优化设计方法

吴宝林¹，曹喜滨¹，任子武²

1. 哈尔滨工业大学卫星技术研究所， 2. 哈尔滨工业大学控制与仿真中心

收稿日期:2005-09-05 修回日期:2006-03-06 出版日期:2007-01-10 发布日期:2007-01-10
通讯作者: 吴宝林¹

A Long-Time Stable Formation Optimal Design Method for Satellite Formation

WU Bao-lin¹,CAO Xin-bin¹,REN Zi-wu²

1. Research center of satellite technology, Harbin institute of technology, 2. Control & simulation centre, Harbin institute of technology

Received:2005-09-05 Revised:2006-03-06 Online:2007-01-10 Published:2007-01-10
Contact: WU Bao-lin¹

摘要/Abstract

摘要：

对于卫星编队飞行设计长期稳定以节省控制燃料的队形是一项非常重要的工作，本文提出了一种队形长期稳定的优化设计方法。首先利用Hill方程设计出满足任务要求的相对位置和相对速度的约束关系，以剩下的自由相对位置或相对速度作为优化变量。优化目标选择为主从星在J2摄动下的各平均轨道根数相对漂移率最小。文中的优化算法采用改进的遗传算法，遗传算法作为一种通用的全局最优随机搜索算法，在解决一些复杂问题时它还存在着过早收敛和收敛速度慢的缺陷，针对此问题，本文提出一种改进的遗传算法。仿真结果表明利用这种优化设计方法设计的队形在各种摄动力下能够长期保持稳定。

关键词: 飞行器设计, 卫星编队, 队形优化设计, 遗传算法, 相对轨道根数

Abstract:

To design a long time stable satellite formation for saving fuel is very important work, so an optimization method to design a long time stable satellite formation under various perturbations is derived. Firstly the constraints between relative positions and velocities in Hill frame according to the specific mission are de-veloped by using the Hill’s equation. Secondly using the free relative positions or velocities as optimization variables, the optimization cost function is the sum of the relative mean orbit elements drift velocities under J2 perturbation.

Key words: spacecraft , design, , satellite , formation, , formation , optimization , design, , genetic , algorithm, , relative , orbit , elements

中图分类号:

V412.4+1

吴宝林;曹喜滨;任子武 . 一种长期稳定的卫星编队队形优化设计方法[J]. 航空学报, 2007, 28(1): 167-172.

WU Bao-lin;CAO Xin-bin;REN Zi-wu. A Long-Time Stable Formation Optimal Design Method for Satellite Formation [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2007, 28(1): 167-172.

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