[發明專利]一種基于僅測角導航的閉環凸優化最優交會制導方法

有效

• 申請號: 201710414810.5
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107300386B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 羅建軍;呂東升;馬衛華;龔柏春;袁建平;朱戰霞;王明明
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/24;G05B13/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于僅測角導航的閉環凸優化最優交會制導方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立可觀測性性能指標、燃料性能指標和誤差協方差性能指標；

將可觀測性性能指標表示為：

其中：H是與Φ_s相關的矩陣；

Φ_s＝[Φ_rr Φ_rv]是航天器交會相對運動狀態轉移矩陣Φ的一部分；

將燃料性能指標表示為：

J_f＝F^TY

其中：Y＝[x^T u^T s^T]^T；

x,u,s分別為系統狀態、控制輸入以及為了滿足凸優化方法要求所引入的松弛變量；

誤差協方差性能指標表示為：

其中：Q為系數矩陣，給定初始誤差協方差為P₀＝E(δx₀δx₀^T)；

多目標優化的目標函數表示為：

J'＝w₁J_o+w₂J_f+w₃J_p

其中：將誤差協方差性能指標轉換為多目標優化問題的約束，得：

J＝wJ_o+(1-w)J_f

上式服從約束：||diag(P_k)||₂≤P_y，其中P_k表示k時刻的誤差協方差，P_y是一個常數；

2)根據僅測角空間交會過程建立相對動力學約束、推力大小約束、軌跡約束和視場約束；

將相對動力學約束表示為：

A_EOMY＝b_EOM

其中：b_EOM＝0；

推力大小約束是與航天器推進器相關的約束；

構建軌跡約束的條件是使追蹤航天器不會越過目標的位置；

構建視場約束的條件是使目標處于追蹤航天器的導航傳感器視場范圍之內；

3)設計凸優化最優制導流程；首先，采用當前的導航估計值作為優化問題的輸入；然后，對當前時刻進行兩次判斷，當t_i＞t_f時，終止程序，反之則繼續進行判斷，t_f為終端時刻；當時，求解凸優化問題并執行當前機動，反之執行上一求解時刻中對應的當前機動，是給定的凸優化問題求解時刻，如此往復循環，直至終端時刻程序終止；

4)利用導航與制導的耦合屬性來在線規劃最優制導律。

2.根據權利要求1所述基于僅測角導航的閉環凸優化最優交會制導方法，其特征在于：所述的步驟2)將推力大小約束表示為：

A_uY≤b_u。

3.根據權利要求1所述基于僅測角導航的閉環凸優化最優交會制導方法，其特征在于：所述步驟2)構建軌跡約束的條件表示為：

A_xY≤b_x

其中：b_x＝[x_max x_min]^T。

4.根據權利要求1所述基于僅測角導航的閉環凸優化最優交會制導方法，其特征在于：所述步驟2)構建視場約束的條件表示為：

||A_sY||₂≤eA_sY

其中：A_s＝[I_3×3|0_3×7]，這里β表示視場圓錐頂角的二分之一，表示垂直于視場焦平面的單位向量。