[發明專利]小天體探測器多節點柔性連接方法

有效

• 申請號: 202011303440.6
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112395795B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 徐瑞;王棒;崔平遠;朱圣英;李朝玉;尚海濱;梁子璇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/18;G06Q10/06;B64G1/10
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.小天體探測器多節點柔性連接方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一、獲取場景信息，包括小行星的重力加速度，節點數、節點初始速度及初始位置；

步驟二、考慮附著過程節點的弱引力連續碰撞，建立節點與小天體表面的碰撞機制，獲取碰撞后的節點速度值，建立探測器多節點耦合的運動模型，生成多節點運動軌跡，獲取多節點網絡的穩定附著時間與節點附著誤差；

步驟三、通過遍歷網絡所有節點判斷網絡是否連通，刪除非連通網絡，計算剩余網絡相關指數，所述網絡相關指數用于建立評價函數，該指數包括網絡連通度和附著連接度；

步驟四、根據不同網絡指數下多節點網絡的平均穩定附著時間與平均最大附著誤差，建立多節點連接網絡的評價函數，獲得評價函數值，通過最小評價函數值建立對應的多節點柔性連接方式，即實現小天體探測器多節點柔性連接。

2.如權利要求1所述的小天體探測器多節點柔性連接方法，其特征在于：步驟一實現方法為，

重力加速度為g，節點數為n，節點初始位置及速度表示為矩陣A₀及V₀，兩個矩陣均為n×3的矩陣，第i行代表節點i的空間坐標及速度；

。

3.如權利要求2所述的小天體探測器多節點柔性連接方法，其特征在于：步驟二實現方法為，

步驟2.1：將柔性連接機構等效為帶阻尼的彈簧，節點速度在阻尼的耗散作用下逐漸減小；彈簧初始長度設置為兩節點間的初始距離，Δs為形變量，k為彈性系數，由阻尼造成的阻尼力與速度成正相關，b為阻尼系數；同一柔性機構產生的力對兩端節點的作用效果不同，sgn(R^q)表示兩節點的空間位置關系，節點i與節點j的坐標表示為(x_i,y_i,z_i)和(x_j,y_j,z_j)，當x_i≤x_j或y_i≤y_j或z_i≤z_j時，sgn(R^q)為正，當x_i＞x_j或y_i＞y_j或z_i＞z_j時，sgn(R^q)為負；表示節點i與節點j之間柔性連接的形變量，拉伸時為正，壓縮時為負，當兩節點無連接時，為0；q代表x,y,z三個方向；節點i由柔性連接產生的在三個方向上受力分量表示為：

步驟2.2：在計算節點與小行星表面碰撞前后的速度時，將節點等效為中心帶有三軸正交飛輪的剛性立方體，邊長為l；

步驟2.3：進行碰撞后節點速度的計算；碰撞過程瞬間完成，采用恢復系數法建立碰撞過程的弱引力碰撞動力學模型，計算碰撞后的節點速度；

步驟2.4：給定節點初始條件，在加速度基礎上采取數值積分的方法獲取節點在空間運動的速度與位移，生成多節點運動軌跡；

步驟2.5：設置多節點網絡穩定附著條件，當所有節點豎直方向坐標小于Z_min，三個方向速度均小于V_min時，認為節點完成附著，獲取多節點網絡的穩定附著時間與節點附著誤差。