[發明專利]空間飛行器主動段軌道估計方法

有效

• 申請號: 201310142716.0
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103226660A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 李潔;蔣雪峰;王正盛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.空間飛行器主動段軌道估計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A，利用北斗衛星獲取目標空間飛行器在主動段飛行一段時間內在基礎坐標系下的初始位置信息；

步驟B，根據變質量質點的動力學，建立目標空間飛行器在基礎坐標系下的主動段的簡化運動方程：

r→··c(t)=F→e+F→T=-Gm|r→c(t)|3r→c(t)+v→r(t)m·(t)m(t)rc(t)=xc2(t)+yc2(t)+zc2(t)Gm=3.986005×1014]]>

其中,向量表示空間飛行器所受的外力加速度之和，表示火箭產生的推力加速度，m(t)為瞬時質量；是質量變化率；為空間飛行器在基礎坐標系下的位置矢量；表示對時間t的二階導數，即加速度；是燃料相對于火箭尾部噴口的噴射速度，G_m為地球引力常數，x_c(t)、y_c(t)、z_c(t)為t時刻目標空間飛行器在基礎坐標系下的位置；

步驟C，將目標空間飛行器的簡化運動方程進行分解，分解為以下方程組：

ddtx·c(t)y·c(t)z·c(t)=F→e+F→Tddtxc(t)yc(t)zc(t)=x·c(t)y·c(t)z·c(t)]]>

其中，為t時刻目標空間飛行器在基礎坐標系下的速度；

步驟D，取m(t)為嚴格單調遞減的非負函數，則選取m(t)模型為：

m(t)=m0-m·(t)]]>

其中，m₀為目標初始質量；

是燃料相對于火箭尾部噴口的噴射速度，取的方向與飛行器的速度方向反向共線，其大小穩定，則選取模型為：

v→r(t)=-v→(t)]]>

其中，為飛行器的速度；

步驟E，將目標空間飛行器的簡化運動方程與分解方程以及m(t)模型、模型進行結合，建立其空間飛行器運行軌道的運動方程模型：

r→··c(t)=F→e+F→T=-Gm|r→c(t)|3r→c(t)+v→r(t)m·(t)m(t)ddtxc(t)yc(t)zc(t)=x·c(t)y·c(t)z·c(t)ddtx·c(t)y·c(t)z·c(t)=F→e+F→Tm(t)=m0-m·(t)v→r(t)=-v→(t)rc(t)=xc2(t)+yc2(t)+zc2(t)Gm=3.986005×1014]]>

步驟F，不考慮系統誤差，在空間飛行器運行軌道的運動方程模型基礎上，建立基于三階多項式表示的空間飛行器運行軌道的估計模型：

xc(t)=a1+a2t+a3t2+a4t3yc(t)=a5+a6t+a7t2+a8t3zc(t)=a9+a10t+a11t2+a12t3x·c(t)=a2+2a3t+3a4t2y·c(t)=a6+2a7t+3a8t2z·c(t)=a10+2a11t+3a12t2]]>

其中，a₁、a₂…a₁₂分別為待估計的參數；

步驟G，利用北斗衛星獲取的目標空間飛行器在飛行主動段在基礎坐標系下的初始位置信息數據，對模型中待估計的參數進行求解，得到確切的空間飛行器運行軌道的估計模型，從而得出目標空間飛行器在主動段各個時間點的估計位置和速度，實現目標空間飛行器的軌道估計。