Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on Multiple Spacecraft Formation-keeping Control

다위성체의 편대비행 형상유지 제어에 관한 연구

  • 노태수 (전북대학교 기계항공시스템공학부) ;
  • 이재규 (전북대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 정옥철 (한국전자통신연구원)
  • Published : 2005.10.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, results of a multiple spacecraft formation-keeping control using the orbital relative motion and optimization technique are presented. To analyze and predict the relative motion between the formation-flying satellites, a closed-form orbit propagator obtained using the method of ephemeris compression is used. This closed-form orbit propagator is combined with optimization technique to plan a series of impulsive maneuvers, which maintain the formation configuration within the specified limit. As an example, this method is applied to the problem of maintaining the projected circular formation geometry and results from nonlinear simulation are presented.

본 논문에서는 위성간 상대 궤도 운동과 최적화 기법에 근거한 다위성체 편대비행 형상 유지에 관한 연구 결과를 제시하였다. 편대를 이루는 위성간의 상대 운동은 궤도 압축 방법을 이용한 닫힌 형태의 궤도 전파기를 이용하여 분석하였고, 최적화 기법을 도입하여 편대 비행 형상을 유지하기 위한 각 위성의 궤도 기동 절차를 설계하였다. 예제로서 원형 편대 비행 제어 문제에 적용하였고 비선형 시뮬레이션 결과를 제시하였다.

Keywords

References

  1. Adams, J., Robertson, A., Zimmerman, K., and How J., 'Technologies for Spacecraft Formation Flying', In Proceedings of the Institute of Navigation GPS, 1996, pp. 1321-1330
  2. G. Inalhan, Busse, F., How, J. P., 'Precise Formation Control of Multiple Spacecraft Using Carrier-Phase Differential GPS', Proc. of the AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, Clearwater, Florida, AAS 00-109, January, 2000
  3. Kapila V., Sparks A., buffington J. M. and Yan Q., 'Spacecraft Formation Flying: Dynamics and Control', Proceedings of the American Control Conference, San Diego, CA, June 1999, pp. 4137-4141
  4. A. G. Sparks, 'Satellite Formation-keeping Control in the Presence of Gravity Perturbations', Proceedings of the American Control Conferences, Chicago, IL, 2000, pp. 844-848
  5. 유성문, 장영근, 최규홍, '위성 편대 비행을 위한 궤적 설계와 수치적 방법을 이용한 동역학 모델의 검증', 한국항공우주학회 춘계학술발표회 논문집, 2003, pp. 404-407
  6. 이우경, 유성문, 박상영, 최규홍, 장영근, '타원궤도의 위성편대비행을 위한 초기조건 결정', 한국우주과학회지, 22권 1호, 2005, pp. 21-34
  7. C. Sabol, R. Burns and C. McLaughlin, 'Satellite Formation Flying Design and Evaluation', AAS/AIAA Space Flight Mechanic Meeting, February 1999. AAS Paper, pp. 99-121
  8. Carter, T. E., 'State Transition Matrices for Terminal Rendezvous Studies: Brief Summary and New Example', Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 21, No. 1, 1998, pp. 148-155 https://doi.org/10.2514/2.4211
  9. Deok-Jin Lee, Tae Soo No, Seok-Woo Choi, Sang-Ryul Lee, Hak-Jung Kim, Kyle T. Alfriend, 'Precise Ephemeris Reconstruction using Clohessy-Wiltshire Frame and Multiple Sequential Compressions', Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 26, No. 5, 2003, pp. 781-785 https://doi.org/10.2514/2.5112
  10. Prussing, J. E. and Conway, B. A., 'Orbital mechanics', Oxford University Press 1993, pp. 139-154