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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种基于碎片位置预估的航天器安全轨道规划方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118083159B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410205789.8，技术领域涉及：B64G1/24；该发明授权一种基于碎片位置预估的航天器安全轨道规划方法是由秦晨辉;邱剑彬;王桐;刘元实;毕艳楠设计研发完成，并于2024-02-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于碎片位置预估的航天器安全轨道规划方法在说明书摘要公布了：本发明属于航天科学技术领域，具体涉及一种基于碎片位置预估的航天器安全轨道规划方法，包括以下步骤：S1：基于LSTM神经网络的碎片位置预估模型；S2、基于梯度下降法优化碎片位置预估模型参数；S3、航天器利用人工势场法进行安全轨道规划；S4、相关场景仿真。步骤S1中还设计用于碎片轨迹实时预测的LSTM神经网络，LSTM神经网络的机构分为输入层、LSTM层和输出层，输入层，其用于接收碎片轨迹历史数据，如下：xt＝[rdt‑2prdt‑prdt]T其中，rdt表示t时刻碎片位置，rdt‑p表示t‑p时刻碎片位置，rdt‑2p表示t‑2p时刻碎片位置，p表示预测间隔。本发明使航天器能够在复杂动态的空间环境中，利用自身的传感器和计算资源，实现快速自主的规避决策。

本发明授权一种基于碎片位置预估的航天器安全轨道规划方法在权利要求书中公布了：1.一种基于碎片位置预估的航天器安全轨道规划方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：基于LSTM神经网络的碎片位置预估模型；所述步骤S1中还设计用于碎片轨迹实时预测的LSTM神经网络，所述LSTM神经网络的机构分为输入层、LSTM层和输出层；所述输入层，其用于接收碎片轨迹历史数据，如下：xt＝[rdt-2prdt-prdt]T35其中，rdt表示t时刻碎片位置，rdt-p表示t-p时刻碎片位置，rdt-2p表示t-2p时刻碎片位置，p表示预测间隔；所述LSTM层，其由若干个LSTM单元构成，每个LSTM单元包括3个门控结构：输入门I、遗忘门f、输出门o和1个LSTM单元状态C，它们的计算方式为：It＝sigWIxt+RIht-1+BI36ft＝sigWfxt+Rfht-1+Bf37ot＝sigWoxt+Roht-1+Bo38Ct＝tanhWCxt+RCht-1+BC39其中，ht-1是LSTM单元t-1时刻的输出，WI是输入门的输入矩阵，RI是输入门的循环矩阵，BI是输入门的偏置向量，Wf是遗忘门的输入矩阵，Rf是遗忘门的循环矩阵，Bf是遗忘门的偏置向量，Wo是输出门的输入矩阵，Ro是输出门的循环矩阵，Bo是输出门的偏置向量，WC是状态的输入矩阵，RC是状态的循环矩阵，BC是状态的偏置向量，并且，sig和tanh均为门控函数，其表达式如下： 其中，exp＝2.7183；LSTM单元t时刻的输出值为：ht＝tanhct⊙ot42其中，⊙是Hadamard乘积运算，ct是LSTM单元t时刻的记忆向量，可以表示为：ct＝ft⊙ct-1+It⊙Ct43其中，ct-1是LSTM单元t-1时刻的记忆向量。所述输出层，其是对LSTM单元输出值的线性组合，即t+p时刻碎片预测位置yt＝Wht44其中，W是输出权值；S2、基于梯度下降法优化碎片位置预估模型参数；具体包括如下步骤：计算LSTM神经网络的损失函数L： 更新LSTM神经网络参数WI、RI、BI、Wf、Rf、Bf、Wo、Ro、Bo、WC、RC、BC、W基于梯度更新，L关于各参数的偏导数为： 其中，T表示矩阵或向量的转置运算，1表示对应矩阵或向量运算的全1矩阵或向量；S3、航天器利用人工势场法进行安全轨道规划；具体包括以下步骤：M1：判断航天器需要规划安全轨道或不需要规划安全轨道；M2：计算由既定轨道产生的吸引力势函数Uattt，然后，执行所述步骤M4；M3：航天器保持在既定轨道上，然后，执行所述步骤M4；M4：令t＝t+1，然后转至所述步骤M1；所述步骤M1中还包括以下步骤： 其中，P是常数，且如下： dt＝||rst-rdt||61其中，min·表示取小运算，rst表示t时刻航天器位置，dt表示t时刻航天器与碎片相对距离，||·||是取二范数运算，表示t+p时刻航天器与碎片预测的相对距离，根据公式35-44计算；在此之前，根据公式45-58更新LSTM神经网络相关参数；若满足规划条件dmint≤P，则执行步骤M2；或不满足规划条件dmint≤P，则执行所述步骤M3。所述吸引力势函数Uattt，如下： 其中，dst＝||rst-rt||表示t时刻航天器实际位置与既定轨道的距离，rt是t时刻航天器既定轨道的位置，AB是吸引力过渡区的阈值，α是吸引力系数，具体表示为： 其中，β∈0,1；计算吸引力势函数的梯度如下： 并且，计算由碎片产生的排斥力势函数Urept，如下： 其中，dt＝||rst-rdt||表示t时刻航天器实际位置与碎片的距离，RB是排斥力过渡区的阈值，γ是排斥力系数；计算排斥力势函数的梯度如下： 则规划后的航天器位置为rst+1，如下： 然后，执行所述步骤M4。所述步骤M3中航天器保持在既定轨道上后，规划后的航天器位置为rst+1，如下：rst+1＝rt+168然后，执行所述步骤M4S4、相关场景仿真。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人哈尔滨工业大学，其通讯地址为：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。