[發(fā)明專利]機動大小固定的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)方法和裝置

有效

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• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113148232B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊震;舒鵬;羅亞中;張進(jìn);朱閱訸
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及機動大小固定的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)方法和裝置，所述方法包括步驟：獲取設(shè)定的機動位置矢量，根據(jù)機動位置矢量計算得到最小能量轉(zhuǎn)移速度和系數(shù)b；對航天器的初始速度進(jìn)行歸一化并投影到轉(zhuǎn)移軌道面的直角坐標(biāo)系中，根據(jù)機動位置矢量計算得到歸一化逃逸速度；根據(jù)軌道瞄準(zhǔn)特征方程，利用一元四次方程求根公式計算得到特征方程的非重實根；根據(jù)最小能量轉(zhuǎn)移速度、系數(shù)b、歸一化逃逸速度和非重實根，計算得到航天器的所有可行的機動脈沖解；計算各可行的機動脈沖解對應(yīng)的轉(zhuǎn)移飛行時間，用于航天器的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)。通過采用上述方案，解決了給定機動大小情況下的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)問題，達(dá)到了提高求解效率的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及航天器軌道機動與空間操控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機動大小固定的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)方法和裝置。

背景技術(shù)

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，航天器進(jìn)行軌道機動的方式越來越多樣化。一般而言，航天器執(zhí)行軌道機動的大小及方向都是可變的，在機動大小和方向任意的情況下，以Lambert(蘭伯特)算法為代表的多種算法可解決給定空間位置的軌道瞄準(zhǔn)與軌道轉(zhuǎn)移問題。然而，在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對于一些特殊的應(yīng)用場景，航天器機動量大小固定只有方向可調(diào)整，例如，航天器利用彈射裝置向空間碎片發(fā)射捕捉網(wǎng)或捕捉器，在地球軌道部署電磁彈射裝置向深空發(fā)射探測器，或者航天器發(fā)生部件故障無法自由調(diào)節(jié)機動量等場景。在這些場景中航天器機動速度增量大小一般是固定不變的，只能通過調(diào)整發(fā)射方向來使航天器飛抵預(yù)定位置，可抽象為：在機動大小固定的情況下，為了瞄準(zhǔn)給定的空間軌道位置，如何求解軌道機動的方向及所需的轉(zhuǎn)移飛行時間。這類現(xiàn)實問題目前還沒有比較有效的解決辦法。在傳統(tǒng)技術(shù)中，解決軌道瞄準(zhǔn)問題的最常用手段是利用蘭伯特算法進(jìn)行遍歷搜索找到該問題的可行解，卻存在著求解效率較低的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠大幅提高求解效率的機動大小固定的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)方法、一種機動大小固定的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)裝置、一種計算機設(shè)備以及一種計算機可讀存儲介質(zhì)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明實施例提供一種機動大小固定的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)方法，包括步驟：

獲取設(shè)定的機動位置矢量，根據(jù)機動位置矢量計算得到最小能量轉(zhuǎn)移速度和系數(shù)b；機動位置矢量包括航天器的初始位置矢量和目標(biāo)位置矢量；

對航天器的初始速度進(jìn)行歸一化并投影到轉(zhuǎn)移軌道面的直角坐標(biāo)系中，根據(jù)機動位置矢量計算得到歸一化逃逸速度；

根據(jù)軌道瞄準(zhǔn)特征方程，利用一元四次方程求根公式計算得到特征方程的非重實根；其中，軌道瞄準(zhǔn)特征方程為：

Ax⁴+Bx³+Cx²+Dx+E＝0

構(gòu)建軌道瞄準(zhǔn)特征方程的特征系數(shù)包括：

A＝(1+b²)²

其中，Δv表示給定的機動大小，和分別表示航天器的初始速度歸一化后投影在直角坐標(biāo)系中的x軸分量和y軸分量；

根據(jù)最小能量轉(zhuǎn)移速度、系數(shù)b、歸一化逃逸速度和非重實根，計算得到航天器的所有可行的機動脈沖解；

計算各可行的機動脈沖解對應(yīng)的轉(zhuǎn)移飛行時間；機動脈沖解相應(yīng)的轉(zhuǎn)移飛行時間用于航天器的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)。

另一方面，還提供一種機動大小固定的單脈沖軌道瞄準(zhǔn)裝置，包括：