[發(fā)明專利]一種多衛(wèi)星無碰撞釋放的堆疊方式及釋放方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210358004.1
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114692307B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設計）人: 孫加亮;劉攀陽;譚宋明清;文浩;金棟平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 李志強

1.一種多衛(wèi)星無碰撞釋放的堆疊方式，其特征在于：包括若干層堆疊的單顆衛(wèi)星，每一層包括四個釋放單元，四個所述釋放單元依次旋轉90°并相互貼合，每一個所述釋放單元包括正位衛(wèi)星和反位衛(wèi)星兩個單顆衛(wèi)星，所述單顆衛(wèi)星為長方體形，所述單顆衛(wèi)星的一個側面中部設置有截面為半圓形的第一扣合槽，所述第一扣合槽的中部內(nèi)設置有第一環(huán)形卡扣，所述單顆衛(wèi)星的另一個側面底部設置有截面為扇形的第二扣合槽，所述第二扣合槽內(nèi)設置有第二環(huán)形卡扣，所述第二環(huán)形卡扣位于所述第二扣合槽的一端，所述正位衛(wèi)星的所述第一扣合槽朝向外側，所述反位衛(wèi)星的所述第一扣合槽朝向內(nèi)側，所述正位衛(wèi)星和所述反位衛(wèi)星的所述第二扣合槽相互貼合，所述第二環(huán)形卡扣插入相鄰所述反位衛(wèi)星的所述第一扣合槽內(nèi)，位于同一所述釋放單元內(nèi)的兩個所述單顆衛(wèi)星的兩個所述第二環(huán)形卡扣將相鄰所述反位衛(wèi)星的第一環(huán)形卡扣夾在中間。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種多衛(wèi)星無碰撞釋放的堆疊方式，其特征在于：若干層所述單顆衛(wèi)星之間通過貫穿所述第二環(huán)形卡扣的繩索柔性連接。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種多衛(wèi)星無碰撞釋放的堆疊方式，其特征在于：所述第一環(huán)形卡扣和所述第二環(huán)形卡扣的內(nèi)徑為30mm，所述第一環(huán)形卡扣和第二環(huán)形卡扣的外徑為50mm。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種多衛(wèi)星無碰撞釋放的堆疊方式，其特征在于：所述第一環(huán)形卡扣和所述第二環(huán)形卡扣的厚度為所述單顆衛(wèi)星厚度的三分之一。

5.基于權利要求1-4任一項所述的多衛(wèi)星無碰撞釋放的堆疊方式的多衛(wèi)星無碰撞釋放方法，其特征在于：步驟如下：

S1、動力學建模：基于自然坐標方法建立所述單顆衛(wèi)星的剛體動力學模型，并將其連接而成為堆疊衛(wèi)星系統(tǒng)的多剛體系統(tǒng)動力學模型，通過合適的約束條件使剛體間固結，同時計入軌道運動、分離時剛體間相互作用，運用拉格朗日乘子法獲得多剛體系統(tǒng)分離-釋放動力學方程；

S2、碰撞檢測算法：為了精確快速計算兩個所述單顆衛(wèi)星之間的最小距離，以判斷其是否發(fā)生碰撞，采用超橢圓近似法將所述單顆衛(wèi)星的外表面通過連續(xù)可微函數(shù)進行近似，之后再將最小距離計算問題轉化為尋找兩個所述單顆衛(wèi)星上的兩個點使得其距離最小的凸優(yōu)化問題；

S3、分離動力學仿真：對每一個所述單顆衛(wèi)星進行編號，對堆疊衛(wèi)星系統(tǒng)進行動力學仿真，尋找合適的釋放初始角速度；

S4、釋放：切斷所述單顆衛(wèi)星之間的繩索，根據(jù)計算出的初始角速度釋放衛(wèi)星，使堆疊衛(wèi)星系統(tǒng)的釋放過程中不同的所述單顆衛(wèi)星之間均不發(fā)生碰撞，衛(wèi)星依靠自身的初始旋轉完成分離。