基于J2扰动和LSTM网络的纳米卫星自主轨道校正
数值分析
2024-10-16 v2 数值分析
摘要
CubeSat提供了一种经济实惠的空间任务平台，但其有限的燃料容量和对环境扰动的脆弱性为精确轨道机动带来了重大挑战。本文提出了一种新颖的控制策略，将J2优化序列与基于LSTM的低层控制器相结合，以解决上述问题。J2优化序列利用地球非球形（J2扰动）特性，在轨道校正期间最小化燃料消耗；而LSTM网络则提供实时调整，以补偿外部扰动和未建模的动力学。LSTM网络在包含大气气流、太阳辐射压和引力扰动等因素的仿真轨道场景数据集上进行训练。对所提系统进行数值仿真评估，结果表明相对于传统方法，该系统在机动精度和鲁棒性方面实现了显著提升。结果表明，组合系统即使在高度不确定性条件下，也能有效减少偏移距离。这种混合方法为CubeSat任务提供了一种强大且自适应的解决方案，在燃料效率与精确轨道控制之间实现平衡。
引用
@article{arxiv.2410.10240,
title = {Autonomous Orbital Correction for Nano Satellites Using J2 Perturbation and LSTM Networks},
author = {Mahya Ramezani and Mohammadamin Alandihallaj and Andreas M. Hein},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.10240},
year = {2024}
}
备注
Pre-print of the paper submitted to 75th International Astronautical Congress (IAC), Milan, Italy, 14-18 October 2024