【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于航天器軌道控制，尤其涉及一種高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、地球靜止軌道部署了通信、中繼等高價(jià)值衛(wèi)星資源，對(duì)這些衛(wèi)星開(kāi)展在軌服務(wù)具有重要意義。在軌巡察是開(kāi)展服務(wù)的基礎(chǔ)，geo軌道衛(wèi)星軌道面差異大，現(xiàn)有技術(shù)多針對(duì)共面抵近場(chǎng)景，對(duì)多顆目標(biāo)共面抵近需要大量消耗推進(jìn)劑，代價(jià)高，不可接受。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法及系統(tǒng)，能夠快速獲取交會(huì)序列和變軌策略，具有一定的工程價(jià)值。
2、本專(zhuān)利技術(shù)目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，包括：設(shè)置初始參數(shù)；確定相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略；根據(jù)相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略構(gòu)造非線性規(guī)劃模型；利用初始參數(shù)，基于混合編碼遺傳算法求解非線性規(guī)劃模型，得到各目標(biāo)的交會(huì)順序和抵近觀測(cè)時(shí)刻；根據(jù)各目標(biāo)的交會(huì)順序和抵近觀測(cè)時(shí)刻，采用序列二次規(guī)劃方法求解相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略中進(jìn)行變軌的速度增量。
3、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法中，初始參數(shù)包括飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)和各觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)。
4、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法中，飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ac0,ec0,ic0,ωc0,ωc0,fc0]t；其中，ac0為飛行器初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，ec0為飛行器初始時(shí)刻軌道偏心率，ic0為飛行器初始時(shí)刻軌道傾角，ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωc0為飛行器初始時(shí)刻
5、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法中，第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ati,eti,iti,ωti,ωti,fti]t；其中，ati為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，eti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道偏心率，iti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道傾角，ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道真近點(diǎn)角，i為正整數(shù)。
6、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法中，確定相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略包括：在兩個(gè)目標(biāo)之間，飛行器采用三次面內(nèi)切向變軌策略；其中，在第一次經(jīng)歷遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)進(jìn)行第一次變軌，在經(jīng)歷近地點(diǎn)時(shí)進(jìn)行第二次變軌，在交會(huì)前最后一次經(jīng)歷遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)進(jìn)行第三次變軌。
7、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法中，非線性規(guī)劃模型包括優(yōu)化變量、約束條件和優(yōu)化目標(biāo)；其中，優(yōu)化變量包括交會(huì)次序、交會(huì)時(shí)間、每個(gè)目標(biāo)三次變軌機(jī)動(dòng)速度增量、每個(gè)目標(biāo)最后一次變軌時(shí)間；約束條件包括相對(duì)距離和太陽(yáng)觀測(cè)光照角；優(yōu)化目標(biāo)為燃料最省。
8、一種高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)，包括：第一模塊，用于設(shè)置初始參數(shù)；第二模塊，用于確定相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略；第三模塊，用于根據(jù)相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略構(gòu)造非線性規(guī)劃模型；第四模塊，用于利用初始參數(shù)，基于混合編碼遺傳算法求解非線性規(guī)劃模型，得到各目標(biāo)的交會(huì)順序和抵近觀測(cè)時(shí)刻；第五模塊，用于根據(jù)各目標(biāo)的交會(huì)順序和抵近觀測(cè)時(shí)刻，采用序列二次規(guī)劃方法求解相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略中進(jìn)行變軌的速度增量。
9、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)中，初始參數(shù)包括飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)和各觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)。
10、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)中，飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ac0,ec0,ic0,ωc0,ωc0,fc0]t；其中，ac0為飛行器初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，ec0為飛行器初始時(shí)刻軌道偏心率，ic0為飛行器初始時(shí)刻軌道傾角，ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fc0為飛行器初始時(shí)刻軌道真近點(diǎn)角；第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ati,eti,iti,ωti,ωti,fti]t；其中，ati為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，eti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道偏心率，iti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道傾角，ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道真近點(diǎn)角，i為正整數(shù)。
11、上述高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)中，確定相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略包括：在兩個(gè)目標(biāo)之間，飛行器采用三次面內(nèi)切向變軌策略；其中，在第一次經(jīng)歷遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)進(jìn)行第一次變軌，在經(jīng)歷近地點(diǎn)時(shí)進(jìn)行第二次變軌，在交會(huì)前最后一次經(jīng)歷遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)進(jìn)行第三次變軌；
12、非線性規(guī)劃模型包括優(yōu)化變量、約束條件和優(yōu)化目標(biāo)；其中，優(yōu)化變量包括交會(huì)次序、交會(huì)時(shí)間、每個(gè)目標(biāo)三次變軌機(jī)動(dòng)速度增量、每個(gè)目標(biāo)最后一次變軌時(shí)間；約束條件包括相對(duì)距離和太陽(yáng)觀測(cè)光照角；優(yōu)化目標(biāo)為燃料最省。
13、本專(zhuān)利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
14、(1)本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)外層規(guī)劃多目標(biāo)交會(huì)序列和時(shí)間，內(nèi)層規(guī)劃相鄰目標(biāo)之間的變軌策略，可快速獲取多星序列交會(huì)的交會(huì)序列和變軌策略，具有計(jì)算效率高、工程實(shí)用性好的特點(diǎn)；
15、(2)本專(zhuān)利技術(shù)可有效解決對(duì)高軌多目標(biāo)異面抵近規(guī)劃問(wèn)題，在指定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)多顆目標(biāo)的依次抵近，大幅降低推進(jìn)劑消耗。
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1.一種高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：初始參數(shù)包括飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)和各觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ac0,ec0,ic0,Ωc0,ωc0,fc0]T；其中，ac0為飛行器初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，ec0為飛行器初始時(shí)刻軌道偏心率，ic0為飛行器初始時(shí)刻軌道傾角，Ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fc0為飛行器初始時(shí)刻軌道真近點(diǎn)角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ati,eti,iti,Ωti,ωti,fti]T；其中，ati為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，eti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道偏心率，iti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道傾角，Ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fti為第i個(gè)觀
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：確定相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：非線性規(guī)劃模型包括優(yōu)化變量、約束條件和優(yōu)化目標(biāo)；其中，
7.一種高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于：初始參數(shù)包括飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)和各觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于：飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ac0,ec0,ic0,Ωc0,ωc0,fc0]T；其中，ac0為飛行器初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，ec0為飛行器初始時(shí)刻軌道偏心率，ic0為飛行器初始時(shí)刻軌道傾角，Ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fc0為飛行器初始時(shí)刻軌道真近點(diǎn)角；
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于：確定相鄰兩目標(biāo)之間的變軌策略包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：初始參數(shù)包括飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)和各觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：飛行器初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ac0,ec0,ic0,ωc0,ωc0,fc0]t；其中，ac0為飛行器初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，ec0為飛行器初始時(shí)刻軌道偏心率，ic0為飛行器初始時(shí)刻軌道傾角，ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωc0為飛行器初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fc0為飛行器初始時(shí)刻軌道真近點(diǎn)角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高軌異面目標(biāo)序列抵近交會(huì)規(guī)劃方法，其特征在于：第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道根數(shù)為[ati,eti,iti,ωti,ωti,fti]t；其中，ati為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道半長(zhǎng)軸，eti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道偏心率，iti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道傾角，ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，ωti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)刻軌道近地點(diǎn)幅角，fti為第i個(gè)觀測(cè)目標(biāo)初始時(shí)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉志勇，徐廣德，張加迅，張強(qiáng)，賀子鵬，范黎明，劉浩，何晶晶，王倚天，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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