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近几年稀疏孔径传感和恒星干涉测量等技术愈发成熟,是合成孔径雷达（SAR）卫星编队研究热点之一。通过SAR卫星编队可实现地面移动目标识别、增强图像分辨率、获得高程数字模型等。小型化、高分辨率、宽测绘带是未来SAR卫星编队的发展方向。SAR卫星可通过适当的阵列使系统成本降到最低,其分布式编队结构在空间系统设计上具有变革性创新。因此,针对SAR卫星编队问题,本文主要研究内容如下:考虑J2摄动以及主星轨道要素随时间的变化,建立较为精确的非线性动力学模型,并分析线性C-W方程和非线性模型的周期性相对运动和能量匹配运动。基于序列凸优化方法解决多卫星编队队形重构轨迹规划问题,利用中心法、串行去中心法和并行去中心法凸化重构过程涉及的碰撞规避约束,并对比小型编队和大型编队的计算时间和燃料消耗情况。仿真得出,对于大型编队问题,并行去中心法的求解时间最短,燃料消耗最少。为缓解卫星之间的通信负担,减少对偶变量维数,基于对偶分解法设计了分布式卫星编队系统。针对对偶分解中心法求解时间长,对偶变量维数大的问题,将编队设计为分布式系统,减少计算时间与对偶变量维数,减轻卫星通信压力。为减弱外界干扰对编队队形精确保持的影响,设计了基于趋近律的滑模控制器和快速终端滑模控制器,并利用饱和函数和继电特性的连续函数抑制基于趋近律的滑模控制器产生的抖振。仿真结果显示终端滑模控制和饱和函数抑制抖振的效果更加明显。