[發明專利]一種多重約束下的多維度小行星探測目標篩選方法

在審

• 申請號: 201711264888.X
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108038290A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 喬棟;黃江川;賈飛達;胡勃欽;李翔宇;王曉磊
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

本發明公開的一種多重約束下的多維度小行星探測目標篩選方法，屬于航空航天技術領域。本發明根據探測任務的多重約束強弱情況對約束進行分類和排序，確定篩選順序；根據探測器在軌時間壽命，測控站所支持的觀測通信距離，確定探測時間范圍約束和探測器與地球的測控通信約束，并對小行星目標進行初選；根據探測器成像約束及小行星物理特性對目標進行進一步篩選；基于日?地?月系統轉移軌道兩點邊值問題求解，根據速度增量約束進一步篩選目標小行星，確定篩選出的目標小行星數量，并完成相應的小行星探測任務。本發明在考慮多重約束條件下實現小行星探測目標篩選，并通過對約束強弱等級和篩選難易程度進行判斷，提高篩選速度和篩選效率。

技術領域

本發明涉及一種多重約束下的多維度小行星探測目標篩選方法，尤其適用于從日地平衡點軌道出發、滿足多重約束下的多維度小行星探測目標篩選方法，屬于航空航天技術領域。

背景技術

自20世紀后期，美國國家航空航天局(NASA)Galileo號探測器首次開展小行星探測活動以來，小行星探測成為深空探測的熱點。而小行星探測的目標選擇是開展小行星探測的難點，如何更加快捷方便并且準確有效地找到符合探測任務要求的小行星目標從一定程度上決定了任務的可實現性及任務的價值。

在已發展的關于航天器探測小行星的目標選擇方法中在先技術[1](參見：焦維新，鐘俊.近地小行星探測目標選擇[J].地球物理學報，2016，59(11)：3955-3959)給出基于小行星交會所需能量大小、小行星半徑大小、小行星自旋周期、小行星可能撞擊地球的概率等方面的目標小行星選擇方法。這種方法需要對所有近地小行星進行速度增量計算，目標選擇耗時多，沒有考慮實際任務中測控和任務時間等約束情況，且僅適用于從地球出發的小行星探測任務。此外，這種方法需要進行大量從近地軌道到小行星的轉移速度增量計算，效率低，速度慢。

發明內容

本發明公開的一種多重約束下的多維度小行星探測目標篩選方法要解決的技術問題為，在考慮多重約束條件下實現小行星探測目標篩選，并通過對約束強弱等級和篩選難易程度進行判斷，提高篩選速度和篩選效率。所述的多重約束包括探測時間范圍約束、探測器與地球的測控通信約束、探測器成像約束、探測器速度增量約束。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

本發明公開的一種多重約束下的多維度小行星探測目標篩選方法，根據探測任務的多重約束強弱情況對約束進行分類和排序，確定篩選順序。根據探測器在軌時間壽命，測控站所支持的觀測通信距離，確定探測時間范圍約束和探測器與地球的測控通信約束。根據確定的探測時間范圍約束和探測器與地球的測控通信約束，對小行星目標進行初選。根據探測器成像約束及小行星物理特性對目標進行進一步篩選?；谌?地-月系統轉移軌道兩點邊值問題求解，根據速度增量約束進一步篩選目標小行星，并確定篩選出的目標小行星數量。根據篩選出飛越探測的目標小行星及目標小行星數量，完成相應的小行星探測任務。

本發明公開的一種多重約束下的多維度小行星探測目標篩選方法，包括如下步驟：

步驟一：根據探測任務的多重約束強弱情況對約束進行分類和排序，確定篩選順序。

步驟一優選如下方法實現：

根據探測器實際情況和任務要求，給出探測任務存在的約束類型和約束量級，并對多重約束強弱程度進行分類和排序。所述的多重約束包括探測時間范圍約束、探測器與地球的測控通信約束、探測器成像約束、探測器速度增量約束。其中探測時間范圍約束為強約束，決定任務執行的時間；其次是探測器與地球的測控通信約束，僅與探測器自身能力有關；探測器觀測條件約束和探測器速度增量約束均與目標小行星狀態有關。從計算復雜度分析，探測器速度增量約束最復雜，因此按照探測時間范圍約束、探測器與地球的測控通信約束、探測器成像約束順序進行篩選，最后以探測器速度增量為約束對目標進行篩選。

步驟二：確定探測時間范圍約束和探測器與地球的測控距離約束。