[發(fā)明專利]一種航天器逃逸路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811036579.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109238287B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅亞中;祝海;李振瑜;孫振江;張進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/24;G05D1/10
• 代理公司: 長沙國科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種航天器逃逸路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，基于近圓偏差線性模型，以追蹤航天器與逃逸航天器軌道偏差要素之差為狀態(tài)變量構(gòu)造微分對(duì)策的哈密頓函數(shù)，根據(jù)哈密頓函數(shù)并以追蹤航天器成功攔截逃逸航天器為結(jié)束條件構(gòu)造微分對(duì)策的終端約束函數(shù)；

S2，根據(jù)哈密頓函數(shù)求解微分對(duì)策的協(xié)態(tài)方程，得到協(xié)態(tài)變量解析演化公式；

S3，根據(jù)哈密頓函數(shù)求解微分對(duì)策最優(yōu)控制方程，得到最優(yōu)控制量解析表達(dá)式；

S4，根據(jù)哈密頓函數(shù)和終端約束函數(shù)求解微分對(duì)策橫截條件，根據(jù)橫截條件得到哈密頓量和協(xié)態(tài)量的終端值；

S5，根據(jù)協(xié)態(tài)量解析演化公式、最優(yōu)控制量解析表達(dá)式、哈密頓量和協(xié)態(tài)量的終端值及迭代求解一個(gè)非線性方程組，得到微分對(duì)策的鞍點(diǎn)；

S6，根據(jù)微分對(duì)策的鞍點(diǎn)規(guī)劃逃逸航天器的逃逸路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器逃逸路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述S1包括以下步驟：

S101，通過近圓偏差方程描述微分對(duì)策的狀態(tài)方程；

追蹤航天器與逃逸航天器的近圓偏差動(dòng)力學(xué)方程為：

式中，ω₀、r₀、v₀分別為參考軌道的角速度、半徑和線速度大小，Δr、Δθ、Δz分別為航天器相對(duì)于參考軌道的徑向位置差、緯度幅角差和法向位置差，Δv_r、Δv_t、Δv_z分別為航天器徑向、跡向和法向的速度差，Δa_r、Δa_t、Δa_z分別為航天器與參考點(diǎn)徑向、跡向和法向的加速度差，因?yàn)閰⒖键c(diǎn)不進(jìn)行機(jī)動(dòng)，故實(shí)際上有[Δa_r,Δa_t,Δa_z]^T＝[a_r,a_t,a_z]^T；

將兩航天器軌道偏差要素之差作為狀態(tài)變量，變量下標(biāo)P和E分別表示追蹤航天器和逃逸航天器，即令：

對(duì)公式(1)微分獲得微分對(duì)策的狀態(tài)方程：

其中，系數(shù)矩陣A和B以及控制矢量u的值分別為：

式中，T_P和T_E分別表示追蹤航天器和逃逸航天器的推力加速度的大小，u表示控制量，α和β分別表示推力加速度偏航角和俯仰角；

S102，以追蹤航天器成功攔截逃逸航天器為結(jié)束條件構(gòu)造微分對(duì)策的哈密頓函數(shù)和終端約束函數(shù)；

根據(jù)微分對(duì)策的狀態(tài)方程，構(gòu)造得到哈密頓函數(shù)H：

H＝λ^T(Ax+Bu) (7)

式中，λ為協(xié)態(tài)變量，表示為λ＝[λ₁,λ₂,λ₃,λ₄,λ₅,λ₆]^T；

終端約束函數(shù)Φ為：

Φ＝t_f+τ^Tψ (8)

式中，Ψ為終端目標(biāo)集約束，括號(hào)中三個(gè)分量表征位置，t_f為博弈終端時(shí)刻，τ為拉格朗日乘子變量。