[發(fā)明專利]一種兩個航天器近距離安全避碰控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410318555.0 | 申請日： | 2014-07-04 |
| 公開（公告）號： | CN104139871A | 公開（公告）日： | 2014-11-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王穎;韓冬;諶穎;胡海霞;劉濤;劉潔;畢鵬波;湯文瀾;張怡;郭明姝;楊彬;施海燕 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京控制工程研究所 |
| 主分類號： | B64G1/24 | 分類號： | B64G1/24 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 褚鵬蛟 |
| 地址： | 100080 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 兩個 航天器 近距離 安全 控制 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種兩個航天器近距離安全避碰控制方法。
背景技術(shù)
航天器在空間進(jìn)行交會，是一個航天器接近另一個航天器的過程，就是在太空飛行中兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時間到達(dá)空間同一位置的過程。兩個航天器相對停靠控制過程中，使用相對測量的敏感器進(jìn)行測量，獲得兩航天器相對位置、相對速度等信息，并基于這些測量信息進(jìn)行相對位置控制。一旦兩者之間的相對位置測量失效，就無法獲得相對位置信息，此時需要一個航天器進(jìn)行合適的機(jī)動，避免兩個航天器發(fā)生碰撞。
現(xiàn)有方法可以向兩個航天器相對運(yùn)動的反方向施加推力，使兩個航天器暫時遠(yuǎn)離。但是隨著航天器在繞地球的軌道上的運(yùn)動，兩個航天器的相對運(yùn)動是一種周期性運(yùn)動，這個反方向推力造成的后果會導(dǎo)致兩個航天器運(yùn)動到不期望的相對位置上，并且可能導(dǎo)致兩個航天器的相對軌跡在一定時間后會再次相交，再一次發(fā)生碰撞。因此，避碰的機(jī)動控制需要選擇合適的方向。
在兩個航天器距離較近時，按照相對運(yùn)動規(guī)律設(shè)計出來的避碰機(jī)動控制，又有可能使得航天器上的附件，如太陽帆板、天線等附件發(fā)生碰撞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種近距離安全避碰的控制方法，可以在兩個航天器較近距離上進(jìn)行相對停靠控制過程中發(fā)生故障的情況下，避免兩個航天器及航天器上的附件發(fā)生碰撞
本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：
一種兩個航天器近距離安全避碰控制方法，設(shè)兩個航天器的飛行方向?yàn)?X方向，地心方向?yàn)?Z方向；則-X方向?yàn)轱w行方向的反方向；-Z方向?yàn)榈匦姆较虻姆捶较颍粌蓚€航天器在交會對接過程中，航天器2伸出的附件在航天器1的下方；當(dāng)兩個航天器在交會對接過程中發(fā)生故障時，兩個航天器近距離安全避碰控制方法如下：
(1)航天器2首先進(jìn)行第一個機(jī)動，推力方向沿-X方向的推力器和推力方向沿+Z方向的推力器同時開啟，使航天器2向-X和+Z方向運(yùn)動；推力方向沿-X方向的推力器和推力方向沿+Z方向的推力器總計開啟時間長度為t1，從而保證航天器2從發(fā)生故障時的初始位置運(yùn)動的距離L大于航天器2伸出的附件長度的2倍；
(2)航天器2進(jìn)行第二個機(jī)動，推力方向沿+X方向的推力器和推力方向沿-Z方向的推力器同時開啟；推力方向沿+X方向的推力器開啟時間長度為tx，保證在第二次機(jī)動完成后航天器2在X方向速度大于零；推力方向沿-Z方向的推力器開啟時間長度為tz，能夠使航天器2向航天器1的后方運(yùn)動。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
本發(fā)明同時考慮到兩個航天器上的附件的位置和相對運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計出連續(xù)兩個不同方向的機(jī)動，在實(shí)施第一個機(jī)動時，兩個航天器按照相對遠(yuǎn)離的方向運(yùn)動，避免航天器的附件發(fā)生碰撞；第二個機(jī)動則考慮軌道的相對運(yùn)動規(guī)律，使兩個航天器逐漸遠(yuǎn)離，避免再次碰撞。通過連續(xù)施加兩個機(jī)動,可以保證兩個航天器不發(fā)生碰撞。
附圖說明
圖1為兩個航天器的示意圖。
圖2為實(shí)施兩個機(jī)動的運(yùn)動方向示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，兩個航天器在較近距離上發(fā)生故障需要進(jìn)行避免碰撞的機(jī)動，航天器2伸出的附件在航天器1的下方。
按照兩個航天器的相對運(yùn)動規(guī)律，航天器2向飛行方向(+X方向)施加推力會使其軌道抬高，航天器2相對地球的速度變小，航天器2會在航天器1的后方越來越遠(yuǎn)。航天器2向飛行方向的反方向(-X方向)施加推力會使其軌道降低，航天器2相對地球的速度變大，航天器2會在航天器1的前方越來越遠(yuǎn)。如果航天器2沿地心方向(+Z方向)施加推力，航天器2會向地心方向運(yùn)動，在一個軌道周期之內(nèi)會從航天器1前方繞行一圈回到初始位置上。如果航天器2沿地心方向的反方向(-Z方向)施加推力，航天器2會背離地心方向運(yùn)動，在一個軌道周期之內(nèi)會從航天器1后方繞行一圈回到初始位置上。
為了后續(xù)便于在故障得到排除之后，航天器2能從航天器1的后方再次進(jìn)行接近。希望避碰機(jī)動實(shí)施之后，航天器2運(yùn)動到航天器1的后方。根據(jù)以上運(yùn)動規(guī)律，需要航天器2向飛行方向(+X方向)和向背離地心方向(-Z方向)兩個方向施加推力。而如果按照這兩個方向施加推力，在航天器2相對航天器1運(yùn)動的初始階段為向飛行方向和背離地心方向運(yùn)動，此時航天器2及航天器2上的附件會撞到航天器1。
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