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Optimal spacecraft reorientation for earth orbiting clusters: applications to Techsat 21

机译：地球轨道飞行器的最佳航天器重新定向：在Techsat 21上的应用

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摘要

Aperture synthesis using distributed satellite systems opens up new challenges for designing propulsive maneuvering algorithms as well as orbital configurations. The ability to place these individual satellites in their desired locations is directly related to the overall performance of the system. This paper discusses such issues and determines the optimal cluster trajectories for problems ranging from cluster initialization to cluster reorientation for minimum energy problems. The determination of these optimal trajectories is based upon the calculus of variation approach. As in most optimal control problems, determination of the costates is not an easy task. Assuming time-invariant first-order dynamics (Hill's Equations) leads to a simple linear quadratic tracking problem, thus allowing the co-state trajectories to be estimated. These co-state estimates are then used to determine the optimal trajectories for the clusters through a second-order multiple shooting algorithm. Results specific to cluster initialization and reorientation for the Techsat 21 flight experiment system are presented. It was found that the flight experiment can be initialized rather quickly but a maneuvering time of at least three orbital periods for the geo-location problem is required.
机译：使用分布式卫星系统的孔径合成为设计推进机动算法和轨道配置​​提出了新的挑战。将这些单个卫星放置在所需位置的能力与系统的整体性能直接相关。本文讨论了这些问题，并确定了从簇初始化到最小能量问题的簇重新定向问题的最佳簇轨迹。这些最佳轨迹的确定是基于变化方法的演算。与大多数最佳控制问题一样，确定肋骨并非易事。假设时不变的一阶动力学（希尔斯方程式）会导致一个简单的线性二次跟踪问题，从而可以估计共态轨迹。这些共态估计值然后用于通过二阶多重射击算法确定聚类的最佳轨迹。介绍了针对Techsat 21飞行实验系统的集群初始化和重新定向的特定结果。已经发现，飞行实验可以相当迅速地初始化，但是对于地理位置问题，需要至少三个轨道周期的操纵时间。

著录项

  • 来源
    《Acta astronautica》 |2003年第11期|p.863-877|共15页
  • 作者

    Edmund M.C. Kong; David W. Miller;

  • 作者单位

    Space Systems Laboratory, Department of Aeronautics and Astronautics, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue Rm 37-471 Cambridge, MA 02139, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 航天（宇宙航行）;
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