[發(fā)明專利]一種空天飛行器三維空間可達(dá)域分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711115306.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN107832528A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱永貴;陳洪波;孫光;李永遠(yuǎn);張春陽;王征;朱如意;張?jiān)铝?/a>;何超凡;滿益明;曹曉瑞;楊勇;朱紅;王騫;李昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心11009
• 代理人: 徐輝

1.一種空天飛行器三維空間可達(dá)域分析方法，其特征在于：包括如下內(nèi)容：

(1)確定空天飛行器的變軌方式，如果為脈沖方式變軌則進(jìn)入步驟(2)，如果為有限推力變軌方式則進(jìn)入步驟(5)；

(2)按照要求獲得可達(dá)域；判斷是否考慮時(shí)間約束，如果不考慮時(shí)間約束則進(jìn)入步驟(3)，如果考慮時(shí)間約束則進(jìn)入步驟(4)；

(3)建立機(jī)動(dòng)點(diǎn)位置、脈沖方向不同狀態(tài)組合下的基于軌道六根數(shù)的三維空間可達(dá)域模型，獲得脈沖方式變軌下的三維空間可達(dá)域；

(4)建立具有時(shí)間約束的脈沖變軌三維空間可達(dá)域模型，獲得固定時(shí)間長(zhǎng)度下脈沖方式變軌下的三維空間可達(dá)域；

(5)建立基于改進(jìn)春分點(diǎn)軌道根數(shù)的有限推力變軌三維空間可達(dá)域模型，獲得有限推力方式變軌下的三維空間可達(dá)域。

2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種空天飛行器三維空間可達(dá)域分析方法，其特征在于：步驟(3)中基于軌道六根數(shù)的三維空間可達(dá)域模型由可達(dá)域位置方程與邊界方程組成，具體為：

可達(dá)域位置方程：

r＝r(f,α；κ,υ)p(κ,υ)

其中

p(κ,υ)＝[cosυcosκ sinυcosκ sinκ]^T

可達(dá)域邊界方程：

r＝r(f^*,α^*；κ,υ)p(κ,υ)

其中邊界上的真近點(diǎn)角f^*，能達(dá)到邊界的推力方向α^*，由以下方程求取f的值作為f^*，求取α值作為α^*：

其中κ為單位矢量高度角，υ為升交點(diǎn)幅角，f為真近點(diǎn)角，(α,β)為脈沖施加方向角，Δv的方位角與高度角，h為飛行器動(dòng)量矩，Δθ代表初始位置與目標(biāo)位置的轉(zhuǎn)角，v_u和v_r分別為速度在水平方向與徑向的分量，e₀為初始軌道的離心率，p₀為初始軌道的半通徑，μ為地心引力常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種空天飛行器三維空間可達(dá)域分析方法，其特征在于：步驟(4)中具有時(shí)間約束的脈沖變軌三維空間可達(dá)域模型為：

其中C₁為軌道坐標(biāo)系到地心慣性坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，C₂為當(dāng)?shù)剀壍雷鴺?biāo)系到地心慣性坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，r₁為脈沖施加時(shí)刻的飛行器地心距，f₁為脈沖施加時(shí)刻的飛行器真近點(diǎn)角，e₀為飛行器初始軌道偏心率，p₀為半通徑，μ為地球引力常數(shù)，Δv為施加脈沖的大小，(α,β)為脈沖施加方向角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種空天飛行器三維空間可達(dá)域分析方法，其特征在于：步驟(5)中改進(jìn)春分點(diǎn)軌道根數(shù)的有限推力變軌三維空間可達(dá)域模型為：

其中a為軌道半長(zhǎng)軸，e為軌道偏心率，ω為近地點(diǎn)幅角，Ω為升交點(diǎn)赤經(jīng)，i為軌道傾角，θ為升交點(diǎn)幅角；w＝1+fcosL+gsinL，s²＝1+h²+k²；μ為地球引力常數(shù)；f_r,f_t,f_n分別代表軌道平面上徑向、切向和法向的推力加速度大小，I_sp發(fā)動(dòng)機(jī)比沖，T為發(fā)動(dòng)機(jī)推力，g₀為重力加速度，α為推力矢量俯仰控制角，β為推力矢量偏航控制角，m_p為最大燃料可消耗量，T_max為發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力。