恭喜中国西安卫星测控中心孙振江获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国西安卫星测控中心申请的专利考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动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:CN114756036B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10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:202111647439.X,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动规划方法是由孙振江;熊菁;曾光;李栋林;薛永泰;王露莎;魏小莹;崔鹏;王建伟;王超;张莹设计研发完成,并于2021-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动规划方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动规划方法,首先依据在轨航天器与空间目标的精密星历,分析交会接近条件,判断是否需要规避,能够保证良好的规避效果,避免规避后短期再次出现碰撞风险的情况;其次,同时给出了可行规避策略范围和最优的规避机动策略,为卫星管理和控制人员提供具有参考性和可操作性的推荐策略的同时,保证了较高的灵活性;最后,给出了拟实施机动策略的规避效果复核结果,可适用于任意给定机动策略的规避效果复核,拓展了方法的适用范围,并且提高了方法的可靠性。
本发明授权考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动规划方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,确定分析起始时刻t0和终止时刻tf,依据在轨航天器与空间目标的精密星历,得到任意时刻t的空间目标位置矢量r1t和速度矢量v1t,以及航天器的位置矢量r2t和速度矢量v2t;寻找起始时刻t0至终止时刻tf时间内航天器与空间目标的历次接近时刻tk、对应的历次接近最近距离为dk、径向距离为Rk、接近角为θk和接近速度为Δvk;定义等效距离指标分析历次接近的等效距离sk,确定最小等效距离s*对应的接近时刻t*、接近距离d*、径向距离R*、接近角θ*和接近速度Δv*;给定交会等效距离的规避实施门限scol,若s*≤scol则交会需要实施规避,进入步骤二和步骤三;步骤二,依据航天器跟踪测控计划与航天器控制逻辑,确定规避机动控制时间窗口,最早可控制时刻为tc0,最迟控制时刻为tcf;依据航天器平台机动能力限制和轨道维持约束,确定控制量门限,控制量上下限分别为Δaup和Δalow;建立基于精密星历和相对动力学方程的航天器控后轨道预报模型;给定控制时间变化步长δt和控制量变化步长δa,在规避机动控制时间窗口[tc0,tcf]和控制量门限[Δalow,Δaup]范围内,等步长地选取出多个规避机动控制时间tci∈[tc0,tcf]和多个控制量Δai∈[Δalow,Δaup];遍历选取各机动策略控制时间tci和控制量Δai的所有组合,在原来自然交会接近时刻t*的前后多个轨道周期内,分析规避机动控后轨道的多次接近最小等效距离以及对应的接近时刻接近距离径向距离接近角和接近速度设定规避后最小等效距离的门限sth,筛选出满足的机动策略,即为可行的规避控制策略区间;步骤三,选取优化变量,包括规避机动控制时刻tc和半长轴控制量Δa,并给定优化变量的上下限tc∈[tc0,tcf],Δa∈[Δalow,Δaup];设定优化目标为半长轴控制量的绝对值|Δa|最小;给定约束条件为规避后最小等效距离的门限sth,对于一组机动控制时刻tc和半长轴控制量Δa,计算出对应的多次接近最小等效距离满足s*tc,Δa≥sth;求解本步骤所描述的最优规避机动策略规划问题,得到最优控制时刻和半长轴控制量;步骤四,依据步骤三得到的最优控制时刻和半长轴控制量,或在步骤二得到的可行规避控制策略区间内做倾向性选择,或任意给定其他拟实施的规避机动的控制时刻tc和半长轴控制量Δa;依据步骤二建立的航天器控后轨道预报模型,得到航天器实施规避机动后的精密星历,再通过步骤一的方法,分析航天器实施规避机动后与空间目标的交会接近条件,确定规避后的最小等效距离s*、对应接近时刻t*、接近距离d*、径向距离R*、接近角θ*和接近速度Δv*;设定规避后最小等效距离的门限sth,验证该机动策略是否满足规避效果约束s*≥sth,满足该条件即为确认可行的规避机动策略,允许航天器按该策略实施规避;若任意给定的机动策略不满足规避效果约束,则重复本步骤,依据步骤二、步骤三的可行策略区间和最优结果调整规避策略。
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