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第1章 绪论1

1.1 椭圆轨道特点1

1.2 椭圆轨道卫星应用发展2

1.3 椭圆轨道航天器控制系统的关键问题3

1.4 本书结构5

参考文献6

第2章 大椭圆轨道航天器轨道设计7

2.1 引言7

2.2 椭圆轨道绝对动力学分析8

2.2.1 椭圆轨道的基本特性8

2.2.2 椭圆轨道摄动10

2.3 椭圆轨道自主轨道预报16

2.3.1 椭圆轨道自主预报16

2.3.2 椭圆星载轨道预报算法17

2.3.3 椭圆轨道动力学模型分析与简化19

2.4 远地点交会轨道设计21

2.4.1 椭圆轨道漂移特性分析22

2.4.2 冻结椭圆轨道设计26

2.4.3 小倾角椭圆轨道设计40

2.5 遍历高轨卫星的椭圆轨道交会策略45

参考文献48

第3章 椭圆轨道编队构型设计50

3.1 引言50

3.2 基于代数法的编队构型设计51

3.2.1 相对动力学方程51

3.2.2 周期性相对运动54

3.2.3 相对运动轨迹特性分析58

3.2.4 绕飞构型设计59

3.2.5 伴飞构型设计62

3.3 基于几何法的编队构型设计65

3.3.1 精确相对运动模型65

3.3.2 一阶近似相对运动模型68

3.3.3 编队构型设计69

参考文献71

第4章 全天域自主导航技术72

4.1 引言72

4.2 大椭圆轨道环境下常用自主导航方法74

4.2.1 基于天文观测的大椭圆航天器自主导航技术74

4.2.2 基于GNSS的大椭圆轨道航天器自主导航技术79

4.3 基于SINS/GNSS/CNS组合的融合自主导航93

4.3.1 空间惯性导航状态方程94

4.3.2 SINS/星敏感器/GNSS组合导航观测方程98

4.3.3 SINS/星敏感器/GNSS组合系统信息融合方法101

参考文献107

第5章 区域星座自主导航技术109

5.1 引言109

5.2 基于星间测距的区域星座自主导航110

5.2.1 大椭圆轨道星座自主导航系统方法概述110

5.2.2 大椭圆轨道星座自主导航系统高精度轨道预报技术111

5.2.3 星间链路测距技术117

5.2.4 星座自主导航整网滤波方法119

5.3 基于星间定向观测的星座构型旋转误差估计123

5.3.1 大椭圆区域星座自主导航整体旋转误差产生分析123

5.3.2 基于星间定向观测的大椭圆星座自主导航整体估计旋转误差抑制方法127

5.4 基于星间定向辅助的大椭圆星座长期高精度自主定轨技术135

5.4.1 基于星间定向／测距的星座自主导航方法概述135

5.4.2 基于星间定向／测距的大椭圆轨道星座自主导航技术136

参考文献149

第6章 星间相对导航技术150

6.1 引言150

6.2 轨道系下相对导航技术151

6.2.1 坐标系定义151

6.2.2 轨道系下相对导航系统建模151

6.2.3 仿真算例157

6.3 惯性系下相对导航技术158

6.3.1 惯性系下相对导航系统建模158

6.3.2 仿真算例161

6.4 方法比较162

参考文献162

第7章 椭圆轨道编队构型维持技术164

7.1 引言164

7.2 相对运动特性分析165

7.2.1 相对轨道要素描述的相对运动方程165

7.2.2 基于轨道要素的相对运动特性分析167

7.3 编队构型保持控制策略168

7.3.1 实时闭环构型保持170

7.3.2 基于相对轨道要素的伴飞控制173

参考文献175

第8章 椭圆轨道自主交会技术177

8.1 引言177

8.2 最优自主交会方法179

8.2.1 椭圆轨道反馈线性化动力学模型179

8.2.2 线性二次型最优控制182

8.2.3 基于T-H方程双脉冲控制187

8.3 欠轨道信息下的自主交会方法192

8.3.1 模糊PD控制方法192

8.3.2 鲁棒滑模控制方法205

参考文献215

主要符号表217