【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航天，特別涉及一種軌跡優化方法、探測器及電子設備。
技術介紹
1、探測器軌跡優化是航天動力學與控制領域的關鍵基礎問題之一，是航天任務設計的重要組成部分。小推力燃料最優控制問題為典型的起停式控制(bang-bang?control)問題，通常采用直接法和間接法進行求解。
2、直接法求解燃料最優的最優軌跡時，會隨著離散點的增加，導致軌跡優化的計算量增加，難度增大；間接法求解燃料最優的最優軌跡時，需要猜測協態初值，如果協態初值猜測不準確，會導致無法求解出最優軌跡；在求解最優軌跡的過程中，推力器開關切換會生成非平滑、不連續的控制序列，而這種非平滑和不連續的特性會增加協態初值猜測的敏感性，使得探測器理想軌跡狀態和實際軌跡狀態偏差很大，難以計算出探測器的最優軌跡。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種軌跡優化方法、探測器及電子設備，用于提高探測器求解燃料最優時探測器運動軌跡的精確度。
2、第一方面，本專利技術實施例提供的一種軌跡優化方法，該方法包括：
3、確定同倫算法的同倫參數序列，所述同倫參數序列是非線性遞減的序列；
4、利用同倫參數序列，對探測器燃料最優時確定的協態初值進行迭代更新，得到預估協態初值，其中迭代次數是根據同倫參數序列中同倫參數的數量確定的；
5、利用預估協態初值確定探測器的運動狀態，并生成探測器的最優軌跡。
6、本實施例提供的軌跡優化方法，通過非線性遞減的同倫參數序列，對探測器燃料最優時的協
7、作為一種可選的實施方式，通過如下方式確定所述同倫參數序列：
8、利用多項式生成所述同倫參數序列，其中多項式階數大于或等于1；
9、當多項式階數為1時，同倫參數序列線性減小；當多項式階數大于1時，同倫參數序列非線性減小，且同倫參數序列減小的速率符合先快后慢的規律。
10、作為一種可選的實施方式，利用同倫參數序列對協態初值進行迭代更新的過程如下：
11、根據同倫參數序列中的第i個同倫參數，第i次迭代的協態初值和第i次迭代的探測器的運動狀態，確定第i+1次迭代的協態初值；其中0≤i≤n-1，n表示同倫參數序列中同倫參數的數量；第0次迭代的協態初值是在探測器能量最優時確定的；
12、當迭代次數達到同倫參數的最大數量時停止，將最后一次迭代的協態初值確定為所述預估協態初值。
13、作為一種可選的實施方式，若根據同倫參數序列中的第i個同倫參數，無法確定出第i+1次迭代的協態初值，則該方法還包括：
14、在第i-1個同倫參數和第i個同倫參數的區間內，對第i個同倫參數進行迭代減小，直至迭代次數達到閾值或根據迭代減小的第i個同倫參數，第i次迭代的協態初值和第i次迭代的探測器的運動狀態，確定出第i+1次迭代的協態初值時停止。
15、作為一種可選的實施方式，通過如下方式確定第i次迭代的探測器的運動狀態：
16、根據第i次迭代的協態初值，確定探測器的推力矢量隨時間的變化關系，其中所述推力矢量包括施加在探測器上的推力大小和推力方向，所述推力矢量隨時間的變化關系包括推力大小發生切換的時刻；
17、根據探測器的推力矢量隨時間的變化關系，確定第i次迭代的探測器的運動狀態隨時間的變化關系。
18、作為一種可選的實施方式，利用預估協態初值確定探測器的運動狀態，包括：
19、利用預估協態初值，確定探測器的推力矢量隨時間的變化關系，其中所述推力矢量包括施加在探測器上的推力大小和推力方向，所述推力矢量隨時間的變化關系包括推力大小發生切換的時刻；
20、根據探測器的推力矢量隨時間的變化關系，確定探測器的運動狀態隨時間的變化關系，其中所述運動狀態包括位置矢量、速度矢量和質量。
21、作為一種可選的實施方式，通過如下方式確定推力大小發生切換的時刻：
22、通過積分的方式，預測推力大小發生切換的時間區間；
23、利用brent數值求根法，在所述時間區間內預測推力大小發生切換的時刻。
24、作為一種可選的實施方式，所述通過積分的方式，預測推力大小發生切換的時間區間，包括：
25、按照預設積分步長和當前時刻，確定當前待測時間區間；
26、根據當前待測時間區間的最小時刻和最大時刻分別對應的推力大小與同倫參數的比較關系，確定當前待測時間區間是否為推力大小發生切換的時間區間。
27、作為一種可選的實施方式，所述方法還包括：
28、若在當前待測時間區間內未檢測到推力大小發生切換，且在當前時間區間內對探測器的運動狀態進行數值積分后，檢測到推力大小發生切換，則將當前待測時間區間更新為推力大小發生切換的時間區間。
29、作為一種可選的實施方式，該方法還包括：
30、若確定當前待測時間區間內存在極值點，則根據極值點的時刻調整積分步長，根據調整的積分步長對當前待測時間區間進行更新；
31、將更新的當前待測時間區間確定為推力大小發生切換的時間區間。
32、第二方面，本專利技術實施例提供的一種探測器，包括推力器和控制器，其中：
33、所述控制器被配置為執行如下步驟：
34、確定同倫算法的同倫參數序列，所述同倫參數序列是非線性遞減的序列；
35、利用同倫參數序列，對探測器燃料最優時確定的協態初值進行迭代更新，得到預估協態初值，其中迭代次數是根據同倫參數序列中同倫參數的數量確定的；
36、利用預估協態初值確定探測器的運動狀態，并生成探測器的最優軌跡。
37、第三方面，本專利技術實施例還提供一種電子設備，該電子設備包括處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲所述處理器可執行的程序，所述處理器用于讀取所述存儲器中的程序并執行如下步驟：
38、確定同倫算法的同倫參數序列，所述同倫參數序列是非線性遞減的序列；
39、利用同倫參數序列，對探測器燃料最優時確定的協態初值進行迭代更新，得到預估協態初值，其中迭代次數是根據同倫參數序列中同倫參數的數量確定的；
40、利用預估協態初值確定探測器的運動狀態，并生成探測器的最優軌跡。
41、第四方面，本專利技術實施例還提供一種軌跡優化裝置，該裝置包括：
42、同倫參數模塊，用于確定同倫算法的同倫參數序列，所述同倫參數本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種軌跡優化方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過如下方式確定所述同倫參數序列：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用同倫參數序列對協態初值進行迭代更新的過程如下：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，若根據同倫參數序列中的第i個同倫參數，無法確定出第i+1次迭代的協態初值，則該方法還包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，通過如下方式確定第i次迭代的探測器的運動狀態：
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用預估協態初值確定探測器的運動狀態，包括：
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，通過如下方式確定推力大小發生切換的時刻：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述通過積分的方式，預測推力大小發生切換的時間區間，包括：
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括：
11.一種探測器，其特征在于，包
12.一種電子設備，其特征在于，包括處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲所述處理器可執行的程序，所述處理器用于讀取所述存儲器中的程序并執行權利要求1～10任一所述方法的步驟。
13.一種計算機存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1～10任一所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種軌跡優化方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過如下方式確定所述同倫參數序列：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用同倫參數序列對協態初值進行迭代更新的過程如下：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，若根據同倫參數序列中的第i個同倫參數，無法確定出第i+1次迭代的協態初值，則該方法還包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，通過如下方式確定第i次迭代的探測器的運動狀態：
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用預估協態初值確定探測器的運動狀態，包括：
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，通過如下方式確定推力大小發生切換的時刻：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：李彬，劉勇，雒玉宇，李革非，陳銘，盛慶軒，陳莉丹，王佳宇，
申請(專利權)人：北京航天飛行控制中心，
類型：發明
國別省市：
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