[發明專利]一種航天飛行器的自主軌道重規劃方法

在審

• 申請號: 201710084067.1
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106707758A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李超兵;王晉麟;禹春梅;徐國強;祁琪;呂建強
• 申請（專利權）人: 北京航天自動控制研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 徐輝

本發明涉及一種航天飛行器的自主軌道重規劃方法，包括如下步驟：采集航天器狀態信息；根據狀態信息計算軌道是否超差；根據超差情況判讀是否進行重規劃，如果不超差，按正常默認軌道飛行，如果超差，則進行彈道重規劃；按照優先級的順序判斷軌道參數庫中能到達的目標軌道參數對應的最小i值，最小i值對應的預選軌道作為新的目標軌道；控制飛行器按新目標軌道飛行。本發明創造性的使航天飛行器具備自主軌道重規劃能力，能夠實現故障狀態下的自救，在故障情況下完成預期目標，減少經濟損失和降低安全風險；通過自主的方式，不依賴地面設備和人員，降低了人力物力成本。

技術領域

本發明涉及一種航天飛行器的自主軌道重規劃方法，屬航天器飛行器制導控制領域。

背景技術

傳統的航天運輸器，典型的如運載火箭，都是一次發射，起飛后不管，即起飛后如遇到發動機故障或其它意外情況，只能聽天由命，不能進行軌道重新規劃，因而不具備故障挽救能力，因此在故障情況下往往會造成較大的經濟損失，甚至會發生安全事故。某些飛行器雖然具備軌道重新規劃能力，具有故障挽救功能，(如衛星等，當出現火箭未將其送入預定軌道或有較大軌道偏差時，會通過接收地面注入上傳的指令，進行軌道重新規劃)但是都是基于天地通訊模式進行重規劃，即在地面生成故障情況下軌道重規劃指令，通過遠程遙控方式上傳至飛行器，這種方式一方面需要地面測控設備和大量技術人員支持，耗費巨大的人力物力成本，另一方面還受測控弧段和天地通訊情況的限制，當某些故障發生在測控盲區時或者出現天地通訊故障時，仍會使得飛行器無法接收到地面指令而導致故障無法挽救。

航天飛行器是介于有效載荷與基礎級運載火箭之間的具有自主軌道機動能力的新型航天運輸工具，具有長時間在軌、多次啟動、自主飛行、強大機動能力等特點。此航天飛行器能夠完成多星發射、衛星部署、空間試驗、交會、再入返回和軌道機動等任務。是提高火箭性能和提高任務適應能力的有效途徑，倍受世界各航天大國的高度重視。

如何利用飛行器攜帶的相關傳感器敏感到的自身狀態參數如速度位置等信息，自主選擇新的最優目標軌道，是本領域急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種航天飛行器的自主軌道重規劃方法，進行在線自主判斷，自主選擇新的最優目標軌道，使得航天飛行器可以通過軌道重規劃而具備故障挽救能力。

本發明目的通過如下技術方案予以實現：

提供一種航天飛行器的自主軌道重規劃方法，包括如下步驟：

(1)采集航天飛行器在滑行段t_s時刻的飛行狀態信息，飛行狀態信息包括：距離起飛時刻的相對時間t_s，航天飛行器控制系統的坐標系t_s時刻的速度[Vx，Vy，Vz]和位置[x，y，z]；計算軌道參數，包括：半長軸a、離心率e、軌道傾角i、近地點幅角ω、升交點赤經Ω、真近點角f；

(2)判斷軌道參數是否存在超差，如果軌道參數均沒有超差，則不進行軌道重規劃，飛行器沿默認軌道飛行；如果任一軌道參數存在超差，則進入步驟(3)；