[發明專利]一種用于編隊衛星在軌運行安全的防碰控制方法

無效

• 申請號: 201010585983.1
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102040008A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 鄧忠民;羅媛媛;孫伶俐;張薇;畢司峰;范遠科
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

1.一種用于編隊衛星在軌運行安全的防碰控制方法，其特征在于包括有下列步驟：

步驟一：計算兩星之間的碰撞概率密度其中|C_e|表示協方差矩陣C_e的行列式的值，中的T表示相遇平面-相對位置的轉置矩陣；

此步驟中利用了相對運動方程對初始狀態和相對狀態誤差協方差矩陣進行外推，就得到了任意時刻隨機飛行器P與參考飛行器S的相對狀態和相對位置誤差協方差矩陣；然后根據協方差矩陣得到描述任意兩個飛行器相對位置誤差的Gauss分布函數，即兩星之間的碰撞概率密度

步驟二：計算兩星之間的碰撞概率

兩星之間碰撞的可能性用瞬時碰撞概率及相對軌道在一段時間內總碰撞概率兩個指標來描述；即：

瞬時-概率P_{瞬時-中心平均法}＝V·f(x_S，y_S，z_S)，V表示以參考飛行器S為中心，以r_A為半徑的球體掃過以(x_i，y_i，z_i)為坐標系的空間的體積，即安全包絡體體積；f(x_S，y_S，z_S)為參考飛行器S中心處的碰撞概率密度；

總-概率P_{總-中心平均法}＝∫_tf(R)S|v|dt，f(R)為安全包絡體在某一瞬時中心處的碰撞概率密度，S為包絡體的截面積，v為瞬時相對速度，dt表示對時間的微分；

步驟三：計算編隊衛星的危險星碰撞概率k，j表示編隊中任意兩顆衛星，n表示編隊衛星中衛星個數，P_k，j表示任意兩顆衛星之間的碰撞概率。

2.根據權利要求1所述的一種用于編隊衛星在軌運行安全的防碰控制方法，其特征在于兩星之間的碰撞概率包括有下列步驟：

2-1：兩星瞬時碰撞概率的計算

衛星的瞬時碰撞概率即在某一瞬時t，概率密度f(x_i，y_i，z_i)對衛星總包絡體的積分為

在中V表示安全包絡體體積，t表示時間，t_f表示的計算方法為三維積分法；初始相對狀態和誤差分布的協方差矩陣通過狀態轉移矩陣外推，得到任意時刻的相對狀態和協方差矩陣，進而可計算任意時刻瞬時碰撞概率

若近似認為在安全包絡體內的概率密度與中心處概率密度一致，則可以簡化為瞬時-概率P_{瞬時-中心平均法}＝V·f(x_S，y_S，z_S)，其中，f(x_S，y_S，z_S)為參考飛行器S中心處的碰撞概率密度；

2-2：兩星相對軌跡總碰撞概率的計算

相對軌跡的總碰撞概率是總包絡體在概率橢球中掃過體積的積分其中S為與瞬時速度垂直的平面，t為時間；瞬時橫截面上的概率密度均勻分布，其值為瞬時中心概率密度，安全包絡體為球體，由此簡化的為總-概率P_{總-中心平均法}＝∫_tf(R)S|v|dt，f(R)為安全包絡體在某一瞬時中心處的碰撞概率密度，S為包絡體的截面積，v為瞬時相對速度，dt表示對時間的微分。