恭喜南京航空航天大学刘畅获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利一种基于伪谱凸优化的小行星附近小推力轨迹优化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:CN119975848B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04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:202510475136.6,技术领域涉及:B64G1/24;该发明授权一种基于伪谱凸优化的小行星附近小推力轨迹优化方法是由刘畅;杨洪伟设计研发完成,并于2025-04-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于伪谱凸优化的小行星附近小推力轨迹优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于伪谱凸优化的小行星附近小推力轨迹优化方法,包括:建立航天器在小行星附近轨道运动的动力学方程,通过flippedRadau伪谱法离散动力学方程,建立无引力场无防碰撞约束问题,使用凸优化方法求解得到初始标称解;基于四质点模型构建动力学方程中的引力场模型,建立小行星附近防碰撞模型;通过标称值替换和泰勒展开等凸化方法建立小行星附近防碰撞小推力轨迹凸优化问题;建立逐次求解模型,通过序列凸优化得到最优解;本发明采用flippedRadau伪谱法和凸优化结合的伪谱凸优化方法,实现了小行星附近航天器运动小推力轨迹优化,使用四质点引力场模型提高了计算效率。
本发明授权一种基于伪谱凸优化的小行星附近小推力轨迹优化方法在权利要求书中公布了:1.一种基于伪谱凸优化的小行星附近小推力轨迹优化方法,其特征在于,包括: 步骤1、设置航天器及其运动环境相关参数;所述相关参数包括航天器飞行时间、伪谱法离散点数、四质点引力场模型参数、小行星自旋加速度、防碰撞模型参数、航天器初末位置速度状态、最大推力、收敛容差中的一项或多项; 步骤2、建立航天器在小行星附近运动的动力学方程,通过flippedRadau伪谱法离散动力学方程,建立无引力场无防碰撞约束问题,使用凸优化方法求解,得到初始标称值; 步骤3、基于四质点模型构建动力学方程中的四质点引力场模型,建立小行星附近防碰撞模型;包括: 步骤31:建立四质点引力场模型,在动力学方程中增添引力加速度项gr;通过小行星多面体模型生成质点群数据,基于数据集使用K-means聚类算法得到四个聚类中心来拟合小行星附近任意位置的引力加速度,其表达式为: (21); 其中,是第i个质点对应的引力常数,是航天器到第i个质点的距离; 步骤32:建立小行星附近防碰撞模型,构建椭球将小行星完整地涵盖在球体内部,将航天器的运动轨迹限制在椭球外,以实现防碰撞;假设椭球中心到航天器的位置向量为r=[rx,ry,rz]T,椭球沿x、y、z轴的半长轴长度分别为a、b、c,则防碰撞椭球约束可以表达为: (22); 定义二次型矩阵R=diag1a2,1b2,1c2,则防碰撞椭球约束的向量表达式为: (23); 其中,表示椭球中心到航天器的位置向量的转置; 步骤4、通过标称值替换和泰勒展开的凸优化方法建立小行星附近防碰撞小推力轨迹凸优化问题; 步骤5、建立逐次求解模型,通过序列凸优化得到最优解。
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