高精度空間非合作式相對軌道狀態預報*

朱正龍，閆　野，楊躍能

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙　410073)

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高精度空間非合作式相對軌道狀態預報*

朱正龍，閆野，楊躍能

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙410073)

摘要：為了解決接近空間非合作目標過程中的相對導航問題，提出一種基于相對軌道動力學方程和二階龍格庫塔積分公式的高精度空間非合作目標相對軌道預報模型。考慮地球J2攝動加速度，將目標軌道方程在參考軌道附近展開，保留至引力加速度差的二階展開項，并進一步推導考慮J2攝動的參考軌道角速度和角加速度，建立相對軌道動力學微分方程；在給定相對軌道初值的情況下，采用二階龍格庫塔積分公式進行相對軌道預報。該模型采用數值積分方法，對相對軌道動力學模型形式沒有限制，通用性好，適用范圍廣；選擇低階龍格庫塔公式積分預報，既減少了計算量又保證了計算精度。設置高軌和低軌兩種相對運動仿真場景，仿真結果表明了模型的通用性和精確性。

關鍵詞：相對軌道動力學；J2攝動；相對軌道預報

空間相對軌道狀態預報技術是完成空間接近操作任務的關鍵技術之一。針對空間非合作目標的相對軌道預報難度更大，不僅需要追蹤航天器對非合作目標進行跟蹤測量，還需要不依賴目標軌道參數的相對軌道預報模型提供理論支撐。

經典相對軌道預報模型，如CW模型和TH模型[1-2]，廣泛應用于空間交會對接、編隊飛行以及其他在軌操作接近任務中，其優點是可獲得解析解，使用方便，但是該模型忽略了地球非球形引力攝動，并對相對運動方程進行了線性化處理，適用范圍有限，預報精度也受到限制，難以滿足高精度空間操作任務的需求。……