卫星编队飞行是未来空间技术发展的重要方向之一。针对卫星携带燃料有限的实际情况。本书深入讨论了摄动条件下的卫星相对运动，给出了若干种卫星编队的高精度模型；系统阐述了j2摄动下周期和准周期卫星编队的设计理论；详细介绍了若干种顺从j2摄动的燃料*省的卫星编队控制策略。本书得到了**自然科学基金（61074159）的资助和**人力资源和社会保障部留学人员择优资助。

1绪论……001 1.1小卫星简介……001 1.2卫星编队概述……002 1.3卫星编队飞行研究背景及意义……003 1.4卫星编队飞行研究现状……003 1.5卫星编队研究面临的问题……007 2卫星相对运动动力学基础……008 2.1空间坐标系和卫星轨道要素……008 2.2卫星轨道要素……009 2.3 作用于卫星的万有引力和摄动力……011 2.4卫星的相对运动方程……017 2.5摄动力对卫星相对运动的影响……021 3高阶带谐摄动下卫星相对运动**动力学模型……024 3.1任意阶带谐摄动下参考卫星运动方程……024 3.2任一阶带谐摄动下卫星相对运动动力学方程……028 3.3**到j2和j4摄动的卫星相对动力学方程……031 4考虑第三体引力摄动的卫星编队动力学方程……034 4.1坐标系的建立及其转换……034 4.2计算参考卫星的运动方程……035 4.3卫星相对运动方程的推导……041 5基于平均轨道要素的卫星相对运动动力学模型……045 5.1相对轨道要素差与lvlh坐标系的变换关系……045 5.2平均轨道要素差的变化率……049 5.3基于平均运动的卫星相对动力学方程……051 5.4仿真验证……052 6临界轨道倾角上顺从j2摄动的卫星编队设计……056 6.1临界轨道倾角周期编队设计……056 6.2 临界轨道倾角准周期卫星编队设计……062 6.3摄动环境下长期卫星编队飞行的仿真验证……069 7特殊轨道倾角上顺从j2摄动的卫星编队设计……075 7.1周期运动的偏移量与特殊轨道上的编队类型……075 7.2特殊轨道倾角下的周期或准周期约束条件……079 7.3次临界轨道倾角准周期卫星编队设计……082 7.4仿真验证……089 8基于线性时变系统的顺从j2摄动的燃料*省编队控制…097 8.1基于*优控制的顺从地球扁率摄动的编队控制策略……097 8.2基于模型预测控制的卫星编队控制策略……103 8.3卫星编队控制的仿真研究……106 8.4燃料消耗与机动时间的关系……119 9基于勒让德伪谱法的卫星编队燃料*省控制策略……122 9.1顺从j2摄动的卫星编队机动燃料*省问题描述……122 9.2勒让德伪谱法……128 9.3离散化处理……129 9.4归一化处理……129 9.5 tomlab优化软件工具介绍……130 9.6星轨道转移*省燃料仿真计算及结果分析……131 9.7比冲量对卫星轨道转移燃料消耗影响仿真分析……136 9.8推力对卫星轨道转移燃料消耗影响仿真分析……137 10基于线性规划算法的卫星编队燃料*省模型预测控制……139 10.1*优控制模型……139 10.2线性规划……141 10.3模型预测控制……144 10.4基于线性规划算法的模型预测控制……148 10.5数值仿真与分析……149 附录……156 参考文献……157

本书深入讨论了摄动条件下的卫星相对运动，给出了若干种卫星编队的高精度模 型；系统阐述了j2摄动下周期和准周期卫星编队的设计理论；详细介绍了若干种顺从j2摄动的燃料*省的卫星编队控制策略。提出的理论体系在卫星编队的实际工程应用中具有很强的实践性。本书建立的卫星相对运动的动力学模型和卫星编队的队形设计方法可以有效保证卫星飞行在顺从主要保守摄动力的周期性相对轨道上，减缓卫星在自由飞行阶段的发散速率，极大地降低长寿卫星编队飞行的燃料消耗。同时，本书给出的顺从摄动的控制策略可以使得卫星在主动控制阶段尽可能减小对主要摄动力的无效抵抗，从而进一步降低燃料的消耗。