The invention discloses a multi satellite formation design method based on INTERSTAR Lorenz force, which includes: 1) the main stars make circumference around the earth, place an automatic rotating magnetic field on the main star, and 2) the rotating magnetic field makes the companion flying satellite cut the magnetic sense line of the artificial magnetic field, and the produced Lorenz force makes the companion fly satellite around the star. 3) when the artificial magnetic field is perpendicular to the orbit of the earth moving around the earth, the equation of motion from the star is solved with the equilibrium point relative to the velocity of the star and the relative position of the star. 4) the equilibrium point is solved in the multi symmetric step 3), and the symmetric periodic orbitals around the equilibrium point are obtained; 5) the stable, symmetrical week is chosen. A period of orbit, the same cycle can ensure that the configuration of the configuration can be maintained with time; 6) one from the star in each periodic orbit, and a multi star formation configuration is obtained. The synchronous motion of multiple satellites is realized to ensure that the connection of these satellites is always on a plane.
【技术实现步骤摘要】
一种基于星间洛伦兹力的多卫星编队构型设计方法
本专利技术涉及航空航天领域,特别涉及一种基于星间洛伦兹力的多卫星编队构型设计方法。
技术介绍
洛仑兹力编队是近来的一个新概念的研究热点,以其无工质消耗、无化学污染的优点成为未来编队飞行的发展趋势。目前有两个设计方案,一个是利用地球磁场对地磁圈以内的带电卫星产生的洛伦兹力来实现编队;另一种是在航天器自身上携带一个人工磁场载荷,由三个正交的超导线圈组成,并用反应轮来抵消旋转产生的扭矩,以稳定卫星的姿态,利用不同磁场之间的电磁力来实现相对位置和姿态的控制。第一种方案由于地磁场对高轨卫星(地磁圈以外)的影响很弱,而地磁场以内的电离子环境比较复杂,应用相对比较受限制。第二种方案因为电磁力随着距离的增大,以立方反比的速度衰减,所以更多用于近距离编队的设计。彭超提出了一种利用星间洛仑兹力的模型,只在一颗卫星上放置人工磁场,然后在使从星带电,利用主星上磁场对从星施加的洛伦兹力来设计编队构型。
技术实现思路
为了克服以上缺点,本专利技术提供了一种基于星间洛伦兹力的多卫星编队构型设计方法。本方法设计一个多星编队构型,因为多个轨道的周期相同,可以实现多个卫星的同步运动,保证这多颗卫星的连线一直处在平一个平面上。本专利技术是通过以下技术方案来实现:一种基于星间洛伦兹力的多卫星编队构型设计方法,包括以下步骤:(1)主星先绕地球做圆周运动,在主星上放置一个自动旋转的人工磁场;(2)伴飞卫星处于主星上产生的旋转人工磁场中,旋转的磁场使伴飞卫星切割人工磁场磁感线,产生的洛伦兹力使伴飞卫星绕主星运动;(3)当人工磁场与主星绕地球运动的轨道面垂直时, ...
【技术保护点】
1.一种基于星间洛伦兹力的多卫星编队构型设计方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)主星先绕地球做圆周运动,在主星上放置一个自动旋转的人工磁场;(2)伴飞卫星处于主星上产生的旋转人工磁场中,旋转的磁场使伴飞卫星切割人工磁场磁感线,产生的洛伦兹力使伴飞卫星绕主星运动;(3)当人工磁场与主星绕地球运动的轨道面垂直时,求解从星的运动方程得相对于主星速度为零、而相对位置不变的平衡点,平衡点是在相对运动坐标系中与主星相对静止的点,在该点从星所受的地球引力与洛伦兹力相抵消;(4)求解了多个对称的步骤(3)中平衡点,平衡点存在中心流形时,其周围存在周期轨道,对其进行延拓,得到平衡点周围对应对称的周期轨道族;(5)对步骤(4)中的周期轨道进行稳定性分析,选择稳定的、对称的周期轨道;(6)通过在每个周期轨道上放置一个从星,得到一个多星编队构型。
【技术特征摘要】
1.一种基于星间洛伦兹力的多卫星编队构型设计方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)主星先绕地球做圆周运动,在主星上放置一个自动旋转的人工磁场;(2)伴飞卫星处于主星上产生的旋转人工磁场中,旋转的磁场使伴飞卫星切割人工磁场磁感线,产生的洛伦兹力使伴飞卫星绕主星运动;(3)当人工磁场与主星绕地球运动的轨道面垂直时,求解从星的运动方程得相对于主星速度为零、而相对位置不变的平衡点,平衡点是在相对运动坐标系中与主星相对静止的点,在该点从星所受的地球引力与洛伦兹力相抵消;(4)求解了多个对称的步骤(3)中平衡点,平衡点存在中心流形时,其周围存在周期轨道,对其进行延拓,得到平衡点周围对应对称的周期轨道族;(5)对步骤(4)中的周期轨道进行稳定性分析,选择稳定的、对称的周期轨道;(6)通过在每个周期轨道上放置一个从星,得到一个多星编队构型。2.根据权利要求1所述的基于星间洛伦兹力的多卫星编队构型设计方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的人工磁场由三个正交的超导线圈产生,其旋转产生的扭矩由反应轮来抵消,用于稳定卫星的姿态,产生的磁场用磁偶极子来近似;通过控制每个线圈是否通电以及通过的电流大小,得到任何方向的磁场;其磁场强度表征为:其中,μ0=4π×10-7N/A2是真空磁导率,磁场强度是由线圈的圈数nc、通过的电流大小ic以及线圈的横截面积所决定的;通过调节这三个参数可以生成不同量级的...
【专利技术属性】
技术研发人员:袁建平,程潏,孙冲,高琛,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。