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基于任务控制序列的航天器任务分析系统研制

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及研究现状

1.2 研究内容及意义

1.3 本论文的结构安排

第二章 航天器任务的特点分析

2.1 航天器任务总体特点

2.2 航天器摄动力分析

2.3 航天系统时间与坐标分析

2.4 复杂任务仿真分析

2.5 本章小结

第三章 航天器任务分析关键技术研究

3.1 轨道计算的算法设计

3.2 任务控制序列研究

3.3 航天器任务可视化研究

3.4 系统框架研究

3.5 本章小结

第四章 航天器任务分析系统研制

4.1 系统的整体设计

4.2 任务分析系统的参数配置

4.3 任务分析系统核心的研制

4.4 任务分析系统仿真结果分析

4.5 本章小结

第五章 算法验证与结果分析

5.1 计算结果验证

5.2 地月转移任务的实验验证

5.3 系统与STK的对比分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

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摘要

中国的航天活动近年来在各个方面都取得了飞速的发展,航天活动越来越频繁,航天任务的分析仿真也越来越重要。但中国在航天任务仿真分析方面长期使用美国的 STK软件,一直缺少一款拥有自主知识产权的开源航天器任务分析系统。前几年美国对中国的STK新版本禁运使得我国更加受制于人,而且自主研发的任务分析系统平台更能契合中国航天特殊任务需求。
  本文的目的是研制一款航天器任务分析系统软件,国内的航天任务可以使用其作为航天器任务的分析仿真平台。复杂航天任务的仿真由于摄动力繁杂、航天任务阶段多、逻辑复杂、结果可视化要求高、系统框架不宜搭建等因素,使得航天器任务分析系统的研制存在很多困难。
  文章中首先通过分析航天任务的特点,总结需要攻克的难关。接着通过对摄动力的研究,设计系统的轨道算法,完成航天器的轨道递推计算。设计任务控制序列的方式解决复杂任务的仿真问题。所谓任务控制序列,就是通过将任务命令模块化,将复杂任务分解组合为任务队列,放入沙箱容器内有序运行。使用OpenGL接口完成任务的三维实时动态显示,满足航天任务仿真的实时动态显示需求。参考STK等大型软件构架设计,完成航天器任务分析系统的整体结构研制,使得系统整体结构严谨,逻辑模块分类清晰,具有功能上的扩展性。
  系统可以完成的功能包括:轨道计算、复杂航天任务序列化执行、结果动态显示输出、可定制的航天器任务输出报告等。为了验证整个系统的功能,文章将航天器轨道计算结果与STK进行了对比,验证了算法的正确性。对各个模块的耗时做了统计分析,使得任务可以根据实时性和准确性的要求选择合适摄动力模型。在本文的最后设计了一个复杂的地月转移任务,通过这个航天任务验证了整个系统的功能。

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