[發(fā)明專利]一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011012633.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN112180959A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春艷;富燕榮;張學(xué)才;林童;李鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 余昌昊

1.一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、規(guī)劃繞飛平面，為使繞飛軌跡覆蓋目標(biāo)周圍全部空域，進(jìn)行繞飛軌跡設(shè)計(jì)時(shí)，繞飛平面不能局限在軌道平面內(nèi)，期望為任意空間平面；

S2、通過規(guī)劃的繞飛平面建立XYZ軌道坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)為O；

S3、通過XYZ軌道坐標(biāo)系定義繞飛平面傾角與繞飛升交點(diǎn)角；

S4、規(guī)劃繞飛平面內(nèi)軌跡，繞飛平面內(nèi)軌跡規(guī)劃包括軌跡形狀、大小、繞飛速度、繞飛初始位置；

S5、根據(jù)規(guī)劃繞飛平面內(nèi)軌跡設(shè)計(jì)繞飛橢圓及速度參數(shù)、繞飛橢圓拱線方向及繞飛橢圓中心點(diǎn)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S3中的所述繞飛平面傾角為繞飛平面與軌道坐標(biāo)系XOY的夾角或繞飛法線方向與-Z軸夾角，取值為-90°～90°。

3.如權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S3的所述繞飛升交點(diǎn)角為繞飛軌跡由+Z方向向-Z方向穿越軌道坐標(biāo)系XOY面時(shí)與OX軸的夾角，角度極性相對(duì)于Z軸滿足右手定則，取值為0°～360°。

4.如權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S2的XYZ軌道坐標(biāo)系定義如下：

O—坐標(biāo)原點(diǎn)，空間飛行器質(zhì)心；

Z軸—由原點(diǎn)指向地心；

X軸—軌道平面內(nèi)垂直于OZ指向衛(wèi)星飛行方向；

Y軸—與X軸和Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

5.如權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S5的所述繞飛橢圓，通過假設(shè)所述繞飛橢圓橢圓兩條軸線分別在X和Y軸上，該表達(dá)式為：

上式中，R₁為橢圓長半軸，繞飛半徑1；

R₂為橢圓短半軸，繞飛半徑2；

ω為繞飛角速度，通過繞飛時(shí)間長度T和繞飛圈數(shù)n決定：

為繞飛初始相位角，通過該變量，可以設(shè)定不同的初始繞飛位置。

6.如權(quán)利要求5所述的一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述繞飛橢圓中的R₁和R₂相同時(shí)，繞飛軌跡為圓；當(dāng)R₁和R₂不同時(shí)，繞飛軌跡為橢圓；通過調(diào)整R₁和R₂的比例可以對(duì)繞飛偏心率進(jìn)行設(shè)置；通過調(diào)整R₁和R₂大小可以對(duì)繞飛橢圓大小進(jìn)行設(shè)置。

7.如權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S5的所述繞飛橢圓拱線包括繞飛橢圓拱線幅角，在繞飛平面內(nèi)，繞飛橢圓長半軸指向可能會(huì)有不同，參考軌道6要素中的近地點(diǎn)幅角，設(shè)計(jì)參數(shù)ω_fa為繞飛橢圓拱線幅角，即繞Z軸旋轉(zhuǎn)角度。

8.如權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器全方位繞飛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S5的所述繞飛橢圓中心點(diǎn)設(shè)計(jì)為：考慮繞飛對(duì)象處于繞飛軌跡的中心位置，為了進(jìn)一步增加靈活性來滿足特定任務(wù)的需求，設(shè)定繞飛中心參數(shù)Xo、Yo及Zo。