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空间机械臂技术发展综述 被引量：88
1
作者 刘宏 蒋再男 刘业超 《载人航天》 CSCD 2015年第5期435-443,共9页
介绍了国外载人航天中的航天飞机、国际空间站上的典型空间机械臂系统,概述了用于我国空间站建造和维护任务的空间站机械臂系统,详述了其中核心舱机械臂和实验舱机械臂的任务要求和基本方案,重点阐述了实验舱机械臂的关节、末端作用器... 介绍了国外载人航天中的航天飞机、国际空间站上的典型空间机械臂系统,概述了用于我国空间站建造和维护任务的空间站机械臂系统,详述了其中核心舱机械臂和实验舱机械臂的任务要求和基本方案,重点阐述了实验舱机械臂的关节、末端作用器、控制器以及遥操作子系统的方案、组成和主要功能,并对我国未来空间机械臂技术的发展提出了建议。 展开更多
关键词 空间机械臂 在轨建造 在轨维护
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低轨Walker星座构型演化及维持策略分析 被引量：20
2
作者 陈雨 赵灵峰 +2 位作者 刘会杰 李立 刘洁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1296-1303,共8页
针对低轨(LEO)Walker星座构型维持问题,分析在地球非球形引力和大气阻力摄动下卫星的运动规律及星座构型演化特性。结果表明,低轨Walker星座构型发散主要体现在由初始轨道参数不一致引起的轨道高度衰减和相位漂移,国内首例低轨Walker星... 针对低轨(LEO)Walker星座构型维持问题,分析在地球非球形引力和大气阻力摄动下卫星的运动规律及星座构型演化特性。结果表明,低轨Walker星座构型发散主要体现在由初始轨道参数不一致引起的轨道高度衰减和相位漂移,国内首例低轨Walker星座实测轨道数据验证了理论分析的正确性。结合星座任务特性与构型发散特点,提出了基于基准卫星的相对相位维持策略,选取一颗卫星作为基准卫星,使星座中其它所有卫星相对于基准卫星的相位漂移量累加值最小,通过对目标卫星实施一次相对基准卫星的轨道高度抬升/降低,维持星间的相对位置关系。实际工程应用表明了此策略的有效性,不仅降低星座构型维持的复杂度及频次,节约燃料,且轨控时间短,为我国今后卫星星座的构型维持提供参考。 展开更多
关键词 低轨Walker星座 构型演化 在轨数据 维持策略 轨道仿真
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地月拉格朗日L2点中继星轨道分析与设计 被引量：20
3
作者 高珊 周文艳 +3 位作者 梁伟光 刘德成 唐玉华 杨维廉 《深空探测学报》 2017年第2期122-129,共8页
地月L2点位于地月连线的延长线上,在地月L2点运行的卫星可以连续观测月球背面,解决月球背面与地球之间的通讯问题,在月球背面着陆探测任务中起着至关重要的作用。对从地球出发、利用月球引力辅助变轨、形成地月L2点的轨道进行了研究,分... 地月L2点位于地月连线的延长线上,在地月L2点运行的卫星可以连续观测月球背面,解决月球背面与地球之间的通讯问题,在月球背面着陆探测任务中起着至关重要的作用。对从地球出发、利用月球引力辅助变轨、形成地月L2点的轨道进行了研究,分析了发射窗口、地月转移时间、近月点高度、近月点倾角、轨道振幅等多项因素对转移轨道和使命轨道特性的影响,寻求满足地月L2点中继任务需求的飞行轨道。通过分析研究,文章明确了转移和使命轨道的相关特性,可为中继星任务轨道的参数设计和优化提供有益参考。 展开更多
关键词 地月L2点 中继星轨道 HALO轨道 月球借力 轨道维持
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全球星摄动运动及摄动补偿运控策略研究 被引量：18
4
作者 李恒年 李济生 焦文海 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1756-1761,共6页
绕地卫星摄动运动是导致星座设计构型发散的主要因素,摄动补偿轨道控制是维持全球星座构型的基本策略。本文利用摄动分析法,通过建立星座轨道相对摄动运动方程,给出全球星轨道摄动规律和星座轨道整体飘移相对摄动运动规律,通过建立星座... 绕地卫星摄动运动是导致星座设计构型发散的主要因素,摄动补偿轨道控制是维持全球星座构型的基本策略。本文利用摄动分析法,通过建立星座轨道相对摄动运动方程,给出全球星轨道摄动规律和星座轨道整体飘移相对摄动运动规律,通过建立星座轨道摄动补偿控制绝对和相对运动控制方程,比较了星座轨道绝对控制和相对控制策略的控制量需求,并探讨了两者的优缺点,为设计全球星座轨道和制定运控策略提供参考依据。 展开更多
关键词 全球星座 轨道摄动 轨道控制 星座保持
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地月平动点中继应用轨道维持 被引量：15
5
作者 刘磊 曹建峰 +1 位作者 胡松杰 唐歌实 《深空探测学报》 2015年第4期318-324,共7页
地月平动点中继应用轨道对于月球背面探测具有十分重要的应用价值,由于地月平动点的不稳定性,必须进行轨道维持。文章研究了真实力模型下月球平动点中继应用轨道的维持。首先,基于限制性三体问题下平动点轨道的运动特性,研究了平动点轨... 地月平动点中继应用轨道对于月球背面探测具有十分重要的应用价值,由于地月平动点的不稳定性,必须进行轨道维持。文章研究了真实力模型下月球平动点中继应用轨道的维持。首先,基于限制性三体问题下平动点轨道的运动特性,研究了平动点轨道维持的数学模型与维持策略,提出了平动点轨道维持的连续环绕控制方法,并给出了轨道维持的Halo和Lissajous两种控制方式;其次,充分考虑各天体和光压摄动下,采用数值手段研究了不同幅值的地月平动点周期中继应用轨道的维持间隔与速度增量等。研究结果表明:Lissajous控制方式适用于月球平动点中继应用轨道的维持,在给定测控精度条件下,维持间隔约7.4d,速度增量优于20m/s/a。该方法已经成功应用于我国"嫦娥2号"日地平动点任务和"嫦娥5T1"地月平动点任务并获得了良好的控制效果,还可直接应用于我国未来"嫦娥4号"等月球背面探测任务。 展开更多
关键词 平动点 轨道维持 限制性三体问题 HALO轨道 Lissajous轨道
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基于TLE的低轨巨星座控制研究 被引量：14
6
作者 孙俞 沈红新 《力学与实践》 北大核心 2020年第2期156-162,共7页
近几年来,美国SpaceX, OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨巨型卫星星座,引发卫星互联网的发展热潮。本文利用公开的两行轨道根数(two-line element, TLE)对国外星座控制策略进行分析,重点分析了铱星、一网、星链星座的控制规律。通过... 近几年来,美国SpaceX, OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨巨型卫星星座,引发卫星互联网的发展热潮。本文利用公开的两行轨道根数(two-line element, TLE)对国外星座控制策略进行分析,重点分析了铱星、一网、星链星座的控制规律。通过相对相位偏差分析,反演得到星座中不同卫星之间的平半长轴差,避免了小控制量条件下难以通过平半长轴判断卫星是否进行了轨控的问题。获得了国外星座控制频次和控制精度等重要信息,所得结论能够为我国未来互联网星座的建设提供参考。 展开更多
关键词 巨星座 轨道维持 两行根数 平根数
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空间细胞机器人系统关键技术及其应用 被引量：12
7
作者 赵航 赵阳 +1 位作者 田浩 安德孝 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1071-1080,共10页
针对传统空间操控装置难以适应未来大型空间设施在轨建设的问题,提出一种能够实现多层次自重构的空间细胞机器人系统,并对其概念体系以及设计理念进行了分析。介绍了空间三角桁架装配场景下的空间细胞机器人系统硬件设计。提出了空间细... 针对传统空间操控装置难以适应未来大型空间设施在轨建设的问题,提出一种能够实现多层次自重构的空间细胞机器人系统,并对其概念体系以及设计理念进行了分析。介绍了空间三角桁架装配场景下的空间细胞机器人系统硬件设计。提出了空间细胞机器人系统关键技术,包括多智能体协同不确定行为规划、多层次机器人系统构型决策、多智能体协同无环境地图自主导航以及多智能体分层协同分布式控制等。最后结合空间细胞机器人系统的特点与优势,对其应用前景进行了展望。 展开更多
关键词 在轨建设 在轨维护 模块化 自重构 细胞化 机器人
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3D打印技术在空间飞行器研制中的应用研究 被引量：11
8
作者 刘飞 王炜 +2 位作者 李金岳 廖波 徐耀云 《航天制造技术》 2018年第6期58-62,共5页
简要介绍了3D打印技术概念,详细描述了3D打印材料、装备及其在航空航天领域的主要应用现状,通过与传统制造方法相比较,分析归纳出3D打印技术制造优势。重点针对蜂窝板、桁架、大型天线等空间飞行器复杂部组件和应用设施制造提出了利用3... 简要介绍了3D打印技术概念,详细描述了3D打印材料、装备及其在航空航天领域的主要应用现状,通过与传统制造方法相比较,分析归纳出3D打印技术制造优势。重点针对蜂窝板、桁架、大型天线等空间飞行器复杂部组件和应用设施制造提出了利用3D打印一体成型制造和在轨制造的方法及工艺流程,并结合空间飞行器装备制造现状和3D打印技术能力,得出近期开展星上复杂、难加工零部件的3D打印研究,中、远期主要瞄准载人空间站的在轨维护、深空探索等研究的结论。 展开更多
关键词 3D打印 蜂窝板 桁架 大型天线 一体成型 在轨制造 在轨维护
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地球公转轨道危地小行星天基光学监测仿真研究 被引量：9
9
作者 王新涛 郑建华 李明涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2563-2571,共9页
小行星监测预警是开展行星防御的前提,针对地基望远镜无法监测来自太阳方向小行星的问题,本文论证了地球公转轨道天基光学望远镜任务概念。考虑地球第三体引力摄动,建立了望远镜轨道维持模型;考虑小行星视星等约束和望远镜视场约束,建... 小行星监测预警是开展行星防御的前提,针对地基望远镜无法监测来自太阳方向小行星的问题,本文论证了地球公转轨道天基光学望远镜任务概念。考虑地球第三体引力摄动,建立了望远镜轨道维持模型;考虑小行星视星等约束和望远镜视场约束,建立望远镜对小行星的可见性模型,评估了地球公转轨道光学望远镜的观测和预警效能。仿真结果表明施加约580 m/s的速度增量可使望远镜6年内的漂移距离相对初始状态不超过6%;对构建的危地小行星数据库,在极限视星等为24的条件下,地球公转轨道光学望远镜在6年内可观测84.5%直径超过140 m的危地小行星,能够对来自太阳方向的危地小行星进行有效预警。地球公转轨道望远镜对危地小行星具有较好的观测预警效能。 展开更多
关键词 行星防御 危地小行星 天基光学监测 地球公转轨道 轨道维持
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空间站在轨维修操作复杂度评价及试验验证 被引量：9
10
作者 葛祥雨 黄杰 +1 位作者 周前祥 柳忠起 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2228-2236,共9页
在轨维修是维持空间站在太空特殊环境安全运行的必要手段,太空特殊环境和空间站结构特点决定了空间站在轨维修任务的复杂度。在轨维修操作复杂度关系到空间站维修方案的优化、维修计划的制定、货运飞船的安排、航天员培训和空间站可维... 在轨维修是维持空间站在太空特殊环境安全运行的必要手段,太空特殊环境和空间站结构特点决定了空间站在轨维修任务的复杂度。在轨维修操作复杂度关系到空间站维修方案的优化、维修计划的制定、货运飞船的安排、航天员培训和空间站可维修性设计。然而,针对空间站在轨维修操作复杂度的评价研究较少。因此,提出了空间站在轨维修操作复杂度的概念,考虑了维修固有复杂度和外部影响因子2个方面,基于信息熵理论建立了复杂度评估模型。固有复杂度包括维修操作逻辑、维修动作规模、维修人机界面和维修操作知识,并借助信息熵完成以上4个方面的量化;外部影响因子包括操作空间、有无维修工具、时间压力、视觉遮挡和航天服影响,并利用分级打分制予以量化。为验证模型的有效性,基于地面模拟舱开展了12类产品维修验证试验,采集了受试者的维修动作及时间。实验数据分析表明,提出的模型能够较好地预测产品的维修耗时(相关系数为0.82),并能较为合理地对空间站在轨维修操作复杂度进行量化分级。为在轨维修的开展、维修方案的评价、航天员乘组训练与安排和空间站设计更改提供方法指导。 展开更多
关键词 空间站 在轨维修 维修操作复杂度 复杂度评估 信息熵
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超低轨道卫星应用离子电推进技术方案 被引量：8
11
作者 杨福全 王成飞 +5 位作者 胡竟 张宏 吴辰宸 张兴民 耿海 傅丹膺 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期52-59,共8页
低地球轨道大气环境对诸如科学探测和对地观测卫星的阻尼作用十分明显,而且阻尼随太阳和地磁活动以及昼夜、季节交替变化范围宽。为了保证卫星轨道精度或飞行状态满足任务要求,需要利用推进系统对卫星受到的阻尼进行实时或间歇式补偿以... 低地球轨道大气环境对诸如科学探测和对地观测卫星的阻尼作用十分明显,而且阻尼随太阳和地磁活动以及昼夜、季节交替变化范围宽。为了保证卫星轨道精度或飞行状态满足任务要求,需要利用推进系统对卫星受到的阻尼进行实时或间歇式补偿以实现轨道或飞行状态的保持。针对轨道高度220~268 km的无拖曳飞行和轨道维持应用,基于卫星轨道阻尼变化和有效载荷指标要求分析,研究确定了离子电推进技术指标、推力调节方案、系统组成、推力控制方案和在轨应用策略,并对推力调节方案进行了试验验证。结果表明,与无拖曳飞行卫星任务匹配的离子电推进指标为推力调节范围1~20 mN,推力分辨率优于12μN,与对地观测卫星轨道维持任务匹配的指标为推力调节范围1~25 mN,推力分辨率100μN。研究提出的针对超低轨道卫星应用需求的高精度推力连续调节离子电推进技术方案,具有工程任务针对性和参考价值。 展开更多
关键词 超低轨道卫星 无拖曳飞行 轨道维持 离子电推进 推力连续调节
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载人航天电子单机在轨维修技术 被引量：8
12
作者 顾毅 张明华 +2 位作者 李仁 万成安 任亮 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期73-81,共9页
为提高载人航天电子单机可靠性,提出了适用于在轨维修电子单机的维修性设计方法。通过分析电子单机失效模式,确定了修复性维修的在轨维修策略,建立了内部在轨维修单元(Orbital Replaceable Unit,ORU)的选择流程;依据维修性理论,给出了OR... 为提高载人航天电子单机可靠性,提出了适用于在轨维修电子单机的维修性设计方法。通过分析电子单机失效模式,确定了修复性维修的在轨维修策略,建立了内部在轨维修单元(Orbital Replaceable Unit,ORU)的选择流程;依据维修性理论,给出了ORU的维修性分配、预计和评价方法,最后对电子单机在轨维修关键技术进行了总结。运用上述方法和技术研制的电子单机在中国某载人航天器上顺利通过了在轨维修试验,可为中国载人航天电子单机的维修性设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 电子单机 在轨维修 维修策略 在轨维修单元 载人航天
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伴随卫星轨道保持 被引量：8
13
作者 王志刚 陈士橹 袁建平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期398-400,共3页
文中利用伴随轨道方程推导出伴随卫星相对运动状态转移方程。基于这一状态转移方程,研究了双脉冲校正中的伴随运动状态的变化,并得出需要的脉冲控制量的解析式。利用遗传算法对脉冲控制量进行了优化设计,求得使总脉冲最小的最优变轨时间... 文中利用伴随轨道方程推导出伴随卫星相对运动状态转移方程。基于这一状态转移方程,研究了双脉冲校正中的伴随运动状态的变化,并得出需要的脉冲控制量的解析式。利用遗传算法对脉冲控制量进行了优化设计,求得使总脉冲最小的最优变轨时间,脉冲控制量和轨迹。 展开更多
关键词 伴随卫星 伴随轨道 轨道保持 优化设计
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中低轨道卫星控制方法 被引量：3
14
作者 陈洁 汤国建 《上海航天》 北大核心 2005年第1期24-30,共7页
针对中低轨道卫星,对平面内卫星半长轴a、偏心率e和近地点幅角ω联合调整,以及平面外轨道倾角调整等进行了理论推导。用a,e,ω联合修正法对初始轨道捕获、轨道保持和轨道倾角调整进行的仿真实验结果表明,用a,e,ω同时修正可实现高精度... 针对中低轨道卫星,对平面内卫星半长轴a、偏心率e和近地点幅角ω联合调整,以及平面外轨道倾角调整等进行了理论推导。用a,e,ω联合修正法对初始轨道捕获、轨道保持和轨道倾角调整进行的仿真实验结果表明,用a,e,ω同时修正可实现高精度的平面内轨道调整。另外,平面外倾角调整应尽可能在近地点和远地点完成,以使对升交点赤经的影响最小。 展开更多
关键词 中低轨道卫星 轨道控制 轨道捕获 轨道保持 倾角调整 仿真
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国外空间站在轨维修策略研究及启示 被引量：6
15
作者 滕鑫紫 陈庆华 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期475-478,共4页
空间站长期在轨稳定运行,离不开航天员的在轨维修。本文介绍了国外空间站在轨维修的一些相关情况,重点对国外空间站在轨维修方式、维修级别、维修类型以及维修时间进行了分析,通过对国外空间站在轨维修策略的分析,给出了对我国开展空间... 空间站长期在轨稳定运行,离不开航天员的在轨维修。本文介绍了国外空间站在轨维修的一些相关情况,重点对国外空间站在轨维修方式、维修级别、维修类型以及维修时间进行了分析,通过对国外空间站在轨维修策略的分析,给出了对我国开展空间站在轨维修的一些启示。 展开更多
关键词 空间站 在轨维修 航天员
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载人航天器密封舱内管路设备维修设计与验证 被引量：6
16
作者 李喆 朱亚力 +1 位作者 范高洁 张雅彬 《航天器环境工程》 2014年第3期321-325,共5页
载人航天器密封舱内配置大量的气、液管路设备,实现管路设备的在轨维修,对于提高长期在轨飞行载人航天器的安全性及使用寿命具有重要意义。文章对某载人航天器再生生保管路设备在轨维修性进行了设计,经地面充分验证后,航天员在轨完成了... 载人航天器密封舱内配置大量的气、液管路设备,实现管路设备的在轨维修,对于提高长期在轨飞行载人航天器的安全性及使用寿命具有重要意义。文章对某载人航天器再生生保管路设备在轨维修性进行了设计,经地面充分验证后,航天员在轨完成了管路设备维修操作,结果表明本文提出的管路设备在轨维修设计正确、有效,可为载人航天器其他在轨维修设计提供参考。 展开更多
关键词 载人航天器 密封舱 管路设备 在轨维修 设计与验证
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基于时间-多资源占用的工作负荷评估模型 被引量：6
17
作者 田书婕 王波 +1 位作者 王丽 续丹 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2497-2504,共8页
为了测量和评估航天员在轨维修的工作负荷,在时间线分析法和多资源占用理论的基础上,确定了用间接获取的资源需求占用率、直接测量的占用时间2个维度来进行工作负荷主客观综合评估,并提出基于动态时间窗口的时间-多资源占用的工作负荷... 为了测量和评估航天员在轨维修的工作负荷,在时间线分析法和多资源占用理论的基础上,确定了用间接获取的资源需求占用率、直接测量的占用时间2个维度来进行工作负荷主客观综合评估,并提出基于动态时间窗口的时间-多资源占用的工作负荷评估模型。为了验证模型的有效性,搭建典型在轨维修任务——液体回路子系统的维修试验环境,招募被试,获取主观工作负荷数据,进行维修视频采集和动素时间测定。结果表明,本文模型的工作负荷值与主观工作负荷评估值显著相关且吻合较好,验证了其有效性。 展开更多
关键词 在轨维修 多资源理论 时间线分析法 工作负荷 评估模型
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基于分段连续推力的晕轨道控制方法 被引量：5
18
作者 晁宁 李言俊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1925-1931,共7页
基于小偏差理论,推导了三体动力学模型的误差线性模型,并将此假设下的控制归纳为终端固定的有限时间调节器问题。在此基础上,进一步利用该最优控制方法推导了晕轨道周期内的连续小推力控制方案,验证了控制加速度及状态量的收敛。同时针... 基于小偏差理论,推导了三体动力学模型的误差线性模型,并将此假设下的控制归纳为终端固定的有限时间调节器问题。在此基础上,进一步利用该最优控制方法推导了晕轨道周期内的连续小推力控制方案,验证了控制加速度及状态量的收敛。同时针对整周期控制方式在超调后状态量收敛速度慢的问题,通过分段连续推力控制模式(Sectional Continuous Thrust Control,SCTC)来近似瞬时脉冲推力控制模式,给出了最短分段控制时间的计算方法。实验表明,SCTC模式加快了轨道状态的收敛速度。对于km级入轨偏差,通过1次控制即可使实际轨道收敛至标称轨道。 展开更多
关键词 晕轨道 平动点 最优控制 轨道保持 连续推力控制
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椭圆轨道上目标监测绕飞轨道构型设计与构型保持 被引量：5
19
作者 常燕 陈韵 +2 位作者 鲜勇 张大巧 高晶 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1317-1324,共8页
重点研究了对椭圆轨道上非合作目标进行长期绕飞监测的相对运动轨道构型设计与构型保持问题。利用轨道要素法建立了适用于目标轨道为椭圆轨道的相对运动模型,推导了以目标为中心的周期性绕飞运动的必要条件,考虑绕飞安全距离约束给出了... 重点研究了对椭圆轨道上非合作目标进行长期绕飞监测的相对运动轨道构型设计与构型保持问题。利用轨道要素法建立了适用于目标轨道为椭圆轨道的相对运动模型,推导了以目标为中心的周期性绕飞运动的必要条件,考虑绕飞安全距离约束给出了满足目标监测要求的绕飞轨道设计方法,针对J2摄动和大气阻力摄动作用对绕飞轨道构型的影响,提出了绕飞轨道构型保持脉冲控制策略,建立了燃料最省构型保持非线性规划模型。仿真结果表明,所提出的构型设计方法简单有效,适用于对椭圆轨道上目标的绕飞相对运动分析,基于非线性规划方法的构型保持最优控制方法能够有效实现燃料最省绕飞轨道构型保持的高精度控制。 展开更多
关键词 相对运动 绕飞 椭圆轨道 构型设计 构型保持
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基于动力学的弹道导弹目标轨道维持算法 被引量：4
20
作者 靳俊峰 李川 马敏 《雷达与对抗》 2015年第3期15-19,共5页
在弹道导弹目标跟踪过程中会由于地形遮蔽、弹头姿态变化、雷达威力等原因出现短时间内无法检测而导致目标丢失。经重新捕获后发现丢失目标,此时若不进行目标轨道维持,则无法判断新捕获目标与之前丢失目标是否有关联,不利于整体态势显... 在弹道导弹目标跟踪过程中会由于地形遮蔽、弹头姿态变化、雷达威力等原因出现短时间内无法检测而导致目标丢失。经重新捕获后发现丢失目标,此时若不进行目标轨道维持,则无法判断新捕获目标与之前丢失目标是否有关联,不利于整体态势显示。本文提出了弹道导弹目标轨道维持算法,对跟踪的目标航迹周期性进行轨道外推,一旦目标丢失,重新捕获后的目标需要与外推轨道进行匹配,匹配上的目标保持丢失目标的批号。通过仿真实验对弹道目标进行了验证,结果表明该算法能够实现目标轨道维持。 展开更多
关键词 轨道维持 动力学 弹道导弹目标 轨道外推
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