[發明專利]一種面向同軌多目標航天器快速響應的交會任務規劃方法

在審

• 申請號: 202310112136.0
• 申請日: 2023-02-14
• 公開（公告）號: CN116227025A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 喬棟;朱天昊;溫昶煊
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F111/04
• 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

1.一種面向同軌多目標航天器快速響應的交會任務規劃方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：根據目標軌道高度和總任務時間約束，以相位差表征任務航天器與同軌目標的相對位置，對離散后的所有相位差情況分別建立任務航天器與同軌目標交會的Lambert問題并求解，得到任務航天器與同軌目標交會所需速度增量的數據庫，由于交會任務要求快速響應，因此忽略等待時間和轉移時間的分配比例，直接將總任務時間全部用于轉移飛行，從而構建數據庫時的自變量只有任務航天器與同軌目標航天器之間的相位差維度，簡化數據庫變量維度，提高數據庫構建效率，進而提高后續步驟二至四航天器快速響應的交會任務規劃效率；

步驟二：獲取需要交會的所有目標所在位置，設定單個任務航天器的速度增量上限、可交會目標的最大數量；以任務航天器在相鄰目標間轉移所需的時間為優化變量，以各次轉移總速度增量最小為優化目標，并利用步驟一中構建的任務航天器與同軌目標交會所需速度增量數據庫，插值計算任務航天器在相鄰目標航天器之間轉移所需的速度增量，建立任務時間分配優化問題；

步驟三?將任務航天器的初始位置設置為與第一個目標相重合；使用任意非線性優化求解器，從單個任務航天器可交會目標的最大數量開始，求解步驟二中建立的任務時間分配優化問題，并依次減少交會目標數量循環求解，直至求解出的總速度增量小于任務航天器的速度增量上限約束；

步驟四：任務航天器與同軌目標交會所需速度增量數據庫已通過步驟一離線構建并預先存儲在星載計算機中；利用預先存儲在星載計算機中的任務航天器與同軌目標交會所需速度增量數據庫，對多個任務航天器逐次重復步驟二至步驟三，直至對所有目標航天器均完成任務航天器分配和交會任務規劃；由于任務航天器與同軌目標交會所需速度增量數據庫能夠離線計算，因此使用數據庫插值的方式獲取相鄰目標航天器之間轉移所需速度增量，能夠減少建立任務時間分配優化問題時的計算開銷，進一步提高在線計算效率。

2.如權利要求1所述的一種面向同軌多目標航天器快速響應的交會任務規劃方法，其特征在于：還包括步驟五：將步驟四中多目標航天器任務分配和交會任務規劃結果，應用于多目標航天器交會任務制導控制，在保證精度的前提下提高航天器交會任務制導控制效率，實現對多目標航天器的快速交會。

3.如權利要求1或2所述的一種面向同軌多目標航天器快速響應的交會任務規劃方法，其特征在于：步驟一實現方法為，

步驟1.1將任務航天器的軌道設置為與目標相同的圓軌道，在轉移時間約束范圍內離散轉移時間，用t表示；在0～360°范圍內離散相位差，用δ表示，并用表示同軌目標編號k到編號j之間的相位差；

步驟1.2對步驟1.1中離散得到的每一種相位差和轉移時間組合，分別建立任務航天器轉移飛行的Lambert問題；

步驟1.3求解步驟1.2中建立的所有Lambert問題，得到任務航天器與同軌目標交會所需速度增量的數據庫；任意轉移時間和相位差均對應一個轉移所需速度增量Δv，將其對應關系表示為

Δv＝f(t,δ)???????(1)。