快速响应成像卫星在轨任务规划与姿态控制

发布时间：2024-04-12 23:24

　　随着航天技术的高速发展,用户对成像卫星提出了响应更快,观测更广,指向更准等要求。尤其当地面突遇自然灾害等紧急情况时,往往需要成像卫星快速响应地面观测需求,以协同配合,精准指向的方式,高效完成观测任务,为地面人员提供信息驰援。在上述需求驱动下,卫星的成像任务规划正在从传统的地面提前解算成像指令再上传给卫星向在轨卫星的自主任务规划模式转变,同时也由单星对地观测向多星协同模式转变。当成像卫星接收到来自规划星或自身任务规划系统的对地观测序列后,需要按照观测序列,通过姿态的快速机动与稳定,依次完成对序列中目标的精准成像。本学位论文针对快速响应成像卫星的在轨任务规划与姿态控制问题展开研究,主要内容包括:针对成像卫星在快速响应需求下的对地多目标观测问题,建立了卫星对地观测任务规划模型,并设计了两种任务规划方法。首先,针对成像卫星的多目标观测在轨任务规划,提出了基于目标等级的逐级分配算法与逐级择优算法,实现将多个目标按重要等级快速合理分配给各颗成像卫星。其次,提出一种基于改进遗传算法的多目标观测任务规划算法,可通过增加进化次数,得到比第一种在轨任务规划算法成像收益更高的规划解。通过仿真算例比较发现,第...

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-2深空一号及其星载

哈尔滨工业大学工学博士学位论文1.2.2.1单颗卫星自主任务规划不依赖于地面控制系统，而是由在轨卫星针对特定的任务进行系统调度与动作规划是卫星自主运行的重要内容。首个对航天器进行自主闭环控制的系统是美国航空航天局（NASA）应用于深空一号探测器DeepSpace-1上的星载规划与....

图1-3矢车菊卫星编队协同观测示意图

地面突发紧急情况时，往往需要在轨卫星更快速、高效地完成对地观测任务。现存的算法中，针对紧急观测需求下，卫星如何对多个实时观测目标进行判断筛选，迅速生成高收益的对地观测序列的研究尚少。1.2.2.2多星协同自主任务规划多颗成像卫星编队飞行并以协同配合的方式进行对地观测，不仅扩宽了地....

图1-4A-Train卫星编队协同探测示意图

配合的方式进行对地观测，不仅扩宽了地面的被观测范围，而且增多了成像类型，提高了在轨卫星的工作效率。例如，隶属于德国宇航中心，命名为“矢车菊”的SAR卫星编队，包含“荔枝菊号”与“蓝芙蓉号”两颗卫星，通过在轨编队飞行共同完成对地观测任务，其工作示意图如图1-3所示。以及由美国宇航局....

图1-6携带对称帆板的成像卫星示例

第1章绪论例如我国的高分一号卫星[72]，欧空局哨兵-4卫星[73]，美国Worldview-3卫星[74]等（如图1-6所示）。另外，当成像卫星具有特殊需求时，例如为了避免太阳帆板对星上仪器的遮挡，或为了避免帆板的抖动与高温影响星上精密成像仪器的正常工作等因素，成像卫星可能携带....

本文编号：3952131