小天体表面安全弹跳移动轨迹规划方法技术

本发明专利技术涉及小天体表面安全弹跳移动轨迹规划方法，属于深空探测技术领域。本发明专利技术考虑探测器当前位置相对于目标点的位置信息，构建衡量探测器运动状况的成本值J。基于给定的搜索半径与满足正态分布的搜索角，给出探测器弹跳着陆点的样本空间，并从中选取对应数量满足要求的样本点。基于多步预测的思想，对外层的样本点生成新的样本空间并选取下一层样本点，重复直至生成相应层数的样本点。综合多层样本点的成本值，求取第一层样本点的加权成本值并选取加权成本值最小的样本点为下一中间着陆点。基于斜抛运动，建立探测器运动的简化动力学模型，利用该模型生成探测器轨迹。通过重复上述过程，实现探测器在小天体表面安全的远距离移动。远距离移动。远距离移动。

【技术实现步骤摘要】
小天体表面安全弹跳移动轨迹规划方法


[0001]本专利技术涉及小天体表面安全弹跳移动轨迹规划方法，特别适用于深空探测器在不规则弱引力小天体表面的远距离移动，属于深空探测


技术介绍

[0002]小天体自身存在的诸多特点使其正逐渐成为国际航天领域的热点与焦点之一，对小天体的探索方式也从最初的观测，发展到了飞越探测、轨道环绕、撞击探测、着陆探测与采样返回。为了进一步获取小天体的详细形状信息、构成信息，采集更多不同性状的样本，需要对小天体的表面移动探测进行深入研究。由于小天体表面引力微弱且无法提供足够摩擦力，小天体表面探测任务往往不选用轮动式探测器，而是采用了受引力和地形影响较小、探测区域更广的弹跳探测器，同时这一探测器还兼备结构简单的特点，在成本上也具备较大优势。探测器在弹跳过程中受到自身推力与小天体引力的限制，往往需要进行多次弹跳来抵达目的地，因此需要研究规划方法对探测器的中间着陆点与弹跳轨迹进行设计，以实现探测器在小天体表面的安全、精确弹跳。
[0003]在已发展的小天体表面移动轨迹规划方法中，在先技术[1](参见Kalita 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.小天体表面安全弹跳移动轨迹规划方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：将探测器的当前位置作为主点r
H
，计算探测器主点成本值J
H
；所述成本值J的定义如下其中，为探测器当前位矢r与目标点位矢r
t
之间的夹角；d为探测器相对于目标点的距离；ψ为距离的加权系数，取值满足ψ≥0；在轨迹规划中选取d与作为成本值的参数，既能快速缩短与目标点之间的距离，又能通过减小ψ，在一定程度上避开较为崎岖的地形；将探测器的当前位置作为主点r
H
，代入式(1)计算出探测器主点成本值J
H
；步骤2：在主点生成样本空间∑中，选取对应数量满足要求的样本点，对新的样本点重复生成样本空间，并在新空间中选取下一层样本点，重复这一过程直至生成M层样本点；∑在表面坐标系下以如下形式给出其中，D为搜索半径；z为表面坐标系下的高度坐标；D'为高度z下的搜索半径；θ为搜索方位角，满足正态分布θ～N(0,σ2)，σ为正态分布标准差；搜索空间内的点应落在小天体上，故有[D'cosθ D'sinθ z]
T
∈surface；如图2所示，表面坐标系建立如下：原点s为探测器出发点，T为单次弹跳的出发点指向目标点的矢量；g为出发点处引力加速度矢量；sn轴为T
‑
g所在平面内与矢量T垂直且指向小天体外侧的矢量；sk轴与st轴、sn轴成右手系；在所述表面坐标系下生成样本空间，并在所述样本空间内随机选取L个样本点构成第一层预测点，各点r
1,i
应满足，r
1,i
∈{∑|J
1,i
<J
H
,i＝1,...,L}，J
1,i
为与r
1,i
对应的成本值，其中1代表第一层样本空间，i代表第一层样本点顺序；建立第一层预测点的表面坐标系，进一步生成第一层预测点各自的样本空间∑
1,i
，并在所述样本空间∑
1,i
内分别随机...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱圣英，刘璟，崔平远，徐瑞，梁子璇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：