[發明專利]一種基于能量最優的軌道轉移方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202110315882.0
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113060305B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 于彥君;李化義;陳健;陳雪芹;吳凡;岳程斐;邱實;奚瑞辰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24;G06F30/15;G06F30/27;G06N3/00;G06F111/10;G06F119/12
• 代理公司: 西安維英格知識產權代理事務所(普通合伙) 61253
• 代理人: 歸瑩;沈寒酉

本發明實施例公開了一種基于能量最優的軌道轉移方法、裝置及存儲介質；該方法可以包括：根據起始時刻衛星所處的初始軌道運動參數和設定的軌道轉移任務指定的目標軌道運動參數，按照遞推時間步長分別對初始軌道和目標軌道進行軌道遞推以獲取所述衛星在由所述起始時刻和設定的轉移時長所確定的轉移期間內從所述初始軌道轉移至所述目標軌道過程中的開始轉移和轉移結束的離散位置及對應的速度；根據選取時間步長從所述軌道轉移過程中的開始轉移和轉移結束的離散位置中選取備選轉移軌道的相關參數，并計算對應的總速度增量；基于總速度增量以及設定的總速度增量閾值范圍，從所述備選轉移軌道相關參數中選取候選范圍；采用設定的模擬退火優化算法，在候選范圍中搜索使得目標函數最小的轉移軌道。

技術領域

本發明實施例涉及航天控制技術領域，尤其涉及一種基于能量最優的軌道轉移方法、裝置及存儲介質。

背景技術

軌道轉移技術在交會對接、軌道維持、星座部署、新技術驗證等方面均有廣泛應用。隨著航天技術的高速發展，衛星任務快速響應技術愈發得到研究人員的重視。在一些示例性的衛星任務快速響應場景中，當衛星任務發生緊急變更的情況下，可能需要在較短時間內使衛星到達新的軌道執行新任務。當前常規的軌道轉移機動方案通常是由地面解算后向衛星上注，但是該方案受測控弧段限制，地面接收數據與上注指令之間存在較大的時間延遲，不適用于緊急任務。此外，對于空間中任意兩點在給定時間內的軌道轉移問題，可以通過求解蘭伯特問題獲得轉移軌道；但該方案所獲得的轉移軌道僅是提供了由初始軌道到達目標軌道的一種可選項，其轉移時所消耗的能量不一定是最低的。而如果按照遍歷法在給定的軌道轉移最長時間限制內獲取所有可能的轉移方式的能量消耗量，再進行比較分析獲得最優解，則會導致巨大的計算量，不適用于星上計算。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例期望提供一種基于能量最優的軌道轉移方法、裝置及存儲介質；能夠通過較小的計算量獲取在給定的最長轉移時間限制內能量消耗最優的最優得軌道轉移方式，適用于星上計算。

本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本發明實施例提供了一種基于能量最優的軌道轉移方法，所述方法包括：

根據起始時刻衛星所處的初始軌道運動參數和設定的軌道轉移任務指定的目標軌道運動參數，按照遞推時間步長分別對初始軌道和目標軌道進行軌道遞推以獲取所述衛星在由所述起始時刻和設定的轉移時長所確定的轉移期間內從所述初始軌道轉移至所述目標軌道過程中的開始轉移和轉移結束的離散位置及對應的速度；

根據選取時間步長從所述軌道轉移過程中的開始轉移和轉移結束的離散位置中選取備選轉移軌道的相關參數，并計算對應的總速度增量；其中，所述選取時間步長大于所述遞推時間步長；

基于總速度增量以及設定的總速度增量閾值范圍，從所述備選轉移軌道相關參數中選取候選范圍；

采用設定的模擬退火優化算法，在候選范圍中搜索使得目標函數最小的轉移軌道。

第二方面，本發明實施例提供了一種基于能量最優的軌道轉移裝置，其特征在于，所述裝置包括：遞推部分、第一選取部分、第二選取部分和搜索部分；其中，

所述遞推部分，經配置為根據起始時刻衛星所處的初始軌道運動參數和設定的軌道轉移任務指定的目標軌道運動參數，按照遞推時間步長分別對初始軌道和目標軌道進行軌道遞推以獲取所述衛星在由所述起始時刻和設定的轉移時長所確定的轉移期間內從所述初始軌道轉移至所述目標軌道過程中的開始轉移和轉移結束的離散位置及對應的速度；

所述第一選取部分，經配置為根據選取時間步長從所述軌道轉移過程中的開始轉移和轉移結束的離散位置中選取備選轉移軌道的相關參數，并計算對應的總速度增量；其中，所述選取時間步長大于所述遞推時間步長；

所述第二選取部分，經配置為基于總速度增量以及設定的總速度增量閾值范圍，從所述備選轉移軌道相關參數中選取候選范圍；