[發明專利]航天器避障軌跡快速規劃方法、裝置和計算機設備

有效

• 申請號: 202010069901.1
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111310312B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 蔡偉偉;張潤德;楊樂平;黃渙;朱彥偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種航天器避障軌跡快速規劃方法，所述方法包括：

獲取服務航天器與目標航天器間的相對運動模型；

獲取障礙物的非線性碰撞避免約束模型；

根據障礙物在服務航天器軌跡起點和軌跡終點連線上的投影位置，確定旋轉時間窗口的中心位置；

根據障礙物的最大尺寸以及預先設置的調節參數，確定所述旋轉時間窗口的長度；

根據所述非線性碰撞避免約束模型以及障礙物在所述旋轉時間窗口內的旋轉超平面，得到避障約束；

根據所述避障約束以及所述相對運動模型，進行服務航天器避障軌跡快速規劃。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取服務航天器與目標航天器間的相對運動模型，包括：

獲取服務航天器與目標航天器以采樣周期T進行離散得到的離散形式相對運動動力學方程；

對所述動力學方程中的狀態向量和控制輸入向量進行疊加重組，得到相對運動模型為：

X＝Ψx(0)+ΩU

其中，X表示狀態列向量，U表示控制輸入列向量，Ψ和Ω表示狀態轉移矩陣。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取障礙物的非線性碰撞避免約束模型，包括：

根據障礙物的測量信息對應的協方差矩陣，構建空間橢球禁飛區域；

根據所述空間橢球禁飛區域、服務航天器的位置矢量以及障礙物中心的位置矢量確定障礙物的非線性碰撞避免約束模型。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據障礙物在服務航天器軌跡起點和軌跡終點連線上的投影位置，確定旋轉時間窗口的中心位置，包括：

根據障礙物在服務航天器軌跡起點和軌跡終點連線上的投影位置，確定旋轉時間窗口的中心位置為：

其中，t_window表示中心位置，d_cp表示投影位置到軌跡起點的距離，d_ct表示軌跡終點到軌跡起點的距離，T_entire表示服務航天器軌跡機動的時間，[·]表示向下取整。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據障礙物的最大尺寸以及預先設置的調節參數，確定所述旋轉時間窗口的長度，包括：

根據障礙物的最大尺寸以及預先設置的調節參數，確定所述旋轉時間窗口的長度為：

其中，L_window表示旋轉時間窗口的長度，ζ表示用于調節超平面約束旋轉速率的調節系數，表示障礙物的最大尺寸。