CN114756036B 考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动规划方法 （中国西安卫星测控中心）

考虑多圈接近的航天器碰撞规避机动规划本发明提供了一种考虑多圈接近的航天器时给出了可行规避策略范围和最优的规避机动2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，控制建立基于精密星历和相对动力学方程的航天器控后轨道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]和接近时刻接近距离d;、径向距离R'、接近角和接近速度AV;: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步骤四，依据步骤三得到的最优控制时刻和半长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3设定规避后最小等效距离的门限sth，验证该所述的分析起始时刻至终端时刻的时间跨度所述的交会规避实施门限scol取值为30依据航天器平台机动能力限制和轨道维持约束，确定控制量门限的上下限在±1000m范围动力学模型描述施加控制后相对不施加控制的相对所述的规避后最小等效距离门限sth不小于30m且sth＞4[0001]本发明属于在轨航天器测控管理领域，适用于航天器碰撞规避机动策略计算工[0006]步骤一，确定分析起始时刻t0和终止时刻tf，依据在轨航天[0007]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∈5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s;,以及对应的接近时刻接近距离d;、径向距离R、接近角和接近速度AV;: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[0022]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*[0025]依据航天器平台机动能力限制和轨道维持约束，确定控制量门限的上下限在±相对轨道动力学模型描述施加控制后相对不施加控制的6[0031]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施[0035](2)使用一维搜索算法，寻找起始时刻t0至终止时刻tf时间内航天器与空间目标v*。[0046](1)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，[0047](2)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。航天器长[0048](3)航天器控后轨道运动可分解为不施加控制的自然运动和施加控制后相对不施7加控制的相对轨道运动可由相对轨道动力学模型描述，由此可建立基于精密星历和相对[0049](4)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c0i＝1,2,3,...。[0050](5)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，分析规对应接近时刻;,接近距离d;,径向距离R",接近角g,接近速度AV;,i＝1,2,3,...。[0051](6)设定规避后最小等效距离的门限sth，筛选出满足s2su的机动策略，即为可[0055](3)给定约束条件，为规避后最小等效距离的门限sth，即对于一组[0059](1)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[0060](2)依据步骤二(3)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接近速度Δv*。[0061](3)设定规避后最小等效距离的门限sth，验证该机动策略8序号时间接近距离(m)径向距离(m)等效距离(m)1第k+1日09:42:584478.4102.2160.82第k+1日11:20:27-16.3160.620.73第k+1日12:57:555008.535.2160.4500.8[0070](1)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，[0071](2)依据航天器平台机动能力限制和轨道维持约束，需要采用切向控制方式，降[0075]该方程存在解析解，使用航天器精密星历叠加C-W方程，可描述航天器实施规避[0076](4)给定控制时间变化步长δt＝600s和控制量变化步长δa＝10m，在规避机动控i＝1,2,3,...。[0077](5)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9[0080](6)设定规避后最小等效距离的门限sth＝200m，筛选出满足s2sa的机动策略，上限为Δaup＝-100m。[0083](2)调用多层单连接(Multi-levelSingle-linkage)算法，规划最优规避机动策略，得到最优控制时刻tc为第k日19:51:51，最优半长轴控制量为Δa＝-100m。对应的最[0085](1)假设需复核的第一个备选规避策略，为步骤三得到的最优机动策略，控制时序号时间接近距离(m)径向距离(m)等效距离(m)1第k+1日09:42:585829.9160.8583.02第k+1日11:20:261333.9160.63第k+1日12:57:553312.4-153.6160.4序号时间接近距离(m)径向距离(m)等效距离(m)1第k+1日09:42:577296.8160.8729.72第k+1日11:20:262962.2-178.4160.6296.23第k+1日12:57:551499.4160.4149.9间t*为第k+1日12:57:55，接近距离d*＝14