一种基于Tau理论的航天器交会制导方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Tau理论的航天器交会制导方法，针对在轨航天器之间的物资和能量传递任务，本发明专利技术的目的是提供一种基于Tau理论的航天器制导交会方法，利用该方法可以设计得到一条合适交会轨迹。本发明专利技术首先对近距离交会过程中的相对运动模型进行分析，然后基于Tau理论给出了交会轨迹的表达形式，然后通过对交会轨迹求导进而得到了交会过程中所需的速度。在此基础上，本发明专利技术利用逆动力学方法对交会过程中所需的控制加速度进行了求解。本发明专利技术所提供的方法是一种仿生学方法，它是对自然界的动物在经过成千上万年不断优化所形成的本能运动的归纳和总结，具备一定的最优性。因此，利用该方法所设计的交会轨迹不仅能够满足交会要求，而且具备很好的适应性。

A spacecraft rendezvous guidance method based on Tau theory

The invention discloses a guidance method of Tau theory based on the transfer task for spacecraft, spacecraft in orbit between the material and energy, the purpose of the invention is to provide a spacecraft rendezvous guidance method based on Tau theory, the method can be used to design a suitable rendezvous trajectory. The present paper analyzes the relative motion model in the process of near distance rendezvous, then based on the Tau theory gives the expression form of the rendezvous trajectory, and then through the derivation and rendezvous trajectories have needed speed during rendezvous. On the basis of the method, the inverse dynamic method is adopted to solve the control acceleration needed in the rendezvous process. The method provided by the invention is a bionics method, which sums up and summarizes the natural movements formed by the continuous optimization of animals in nature for thousands of years, and has certain optimality. Therefore, the rendezvous trajectory designed by this method not only meets the requirements of rendezvous, but also has good adaptability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Tau理论的航天器交会制导方法
本专利技术属于航天动力学领域，具体涉及一种基于Tau理论的航天器交会制导方法。
技术介绍
在开启空间探索活动的短短几十年间，人类已经将数千枚人造卫星送入太空，用于执行各种各样的空间任务。从之前的发展趋势来看，二十一世纪将是人类在空间领域取得重大突破和取得飞速发展的世纪。在这种形势下，对空间资源的开发和利用越来越离不开天地物资与人员的往返能力，离不开航天器之间的物质与能量转移。上述这些活动的开展都紧紧地依赖于一项关键技术的发展------交会对接技术，该技术已经成为了保证国家空间技术优势的重要组成部分。作为未来空间领域的常规性任务之一，空间交会对接技术的研究与发展受到了各航天大国的重视。空间交会对接技术已经成为一种势能技术，对于该技术的研究与发展具有很大的紧迫性和前沿性。在过去的几十年间，已经有很多学者对空间交会对接技术进行了广泛的研究，并取得了一些代表性的成果。之前很多的研究都是针对脉冲推力作用下的航天器交会任务，包括被广泛提及的V_bar方法、R_bar方法以及滑移制导律方法。这些方法大多都是基于CW线性相对运动方程发展而来的，认为瞬时脉冲是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Tau理论的航天器交会制导方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立航天器近距离交会过程中的相对动力学方程，利用Tau理论对交跟踪航天器接近过程中的交会轨迹进行设计；S2、根据步骤S1所述交会轨迹求解交会过程中所需的交会速度和交会加速度；S3、分析不同的Tau‑g耦合因子对于所述交会轨迹的影响，调整Tau‑g耦合因子最终确定Tau‑g耦合因子的合理取值区间；S4、利用逆动力学方法求解所述交会轨迹中跟踪航天器施加的控制加速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于Tau理论的航天器交会制导方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立航天器近距离交会过程中的相对动力学方程，利用Tau理论对交跟踪航天器接近过程中的交会轨迹进行设计；S2、根据步骤S1所述交会轨迹求解交会过程中所需的交会速度和交会加速度；S3、分析不同的Tau-g耦合因子对于所述交会轨迹的影响，调整Tau-g耦合因子最终确定Tau-g耦合因子的合理取值区间；S4、利用逆动力学方法求解所述交会轨迹中跟踪航天器施加的控制加速度。2.根据权利要求1所述的一种基于Tau理论的航天器交会制导方法，其特征在于，步骤S1中，基于Tau理论的所述交会轨迹表示为：其中，r(Tg)＝[x(Tg)；y(Tg)；z(Tg)]表示交会终端时刻的相对位置，r0＝[x(0)；y(0)；z(0)]表示交会初始时刻的相对位置，Tg表示交会过程所持续的时间，kg表示Tau_g耦合因子。3.根据权利要求2所述的一种基于Tau理论的航天器交会制导方法，其特征在于，步骤S1中，所述交会轨迹分解为三个坐标分量为：其中，Tg为交会过程所持续的时间，kg为Tau_g耦合因子，t为时间变量。4.根据权利要求3所述的一种基于Tau理论的航天器交会制导方法，其特征在于，所述交会速度为：1其中，Tg为交会过程所持续的时间，kg为Tau_g耦合因子，t为时间变量。5.根据权利要求3所述的一种基于Tau理论的航天器交会制导方法，其特征在于，所述交会加速度为：

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建平，李琪，朱战霞，袁源，孙冲，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61