一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质；该方法可以包括：根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参数，按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度；根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨道的相关参数，并计算对应的总速度增量；基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围，从所述备选转移轨道相关参数中选取候选范围；采用设定的模拟退火优化算法，在候选范围中搜索使得目标函数最小的转移轨道。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质
本专利技术实施例涉及航天控制
，尤其涉及一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质。
技术介绍
轨道转移技术在交会对接、轨道维持、星座部署、新技术验证等方面均有广泛应用。随着航天技术的高速发展，卫星任务快速响应技术愈发得到研究人员的重视。在一些示例性的卫星任务快速响应场景中，当卫星任务发生紧急变更的情况下，可能需要在较短时间内使卫星到达新的轨道执行新任务。当前常规的轨道转移机动方案通常是由地面解算后向卫星上注，但是该方案受测控弧段限制，地面接收数据与上注指令之间存在较大的时间延迟，不适用于紧急任务。此外，对于空间中任意两点在给定时间内的轨道转移问题，可以通过求解兰伯特问题获得转移轨道；但该方案所获得的转移轨道仅是提供了由初始轨道到达目标轨道的一种可选项，其转移时所消耗的能量不一定是最低的。而如果按照遍历法在给定的轨道转移最长时间限制内获取所有可能的转移方式的能量消耗量，再进行比较分析获得最优解，则会导致巨大的计算量，不适用于星上计算。
技术实现思路
>有鉴于此，本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于能量最优的轨道转移方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参数，按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度；/n根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨道的相关参数，并计算对应的总速度增量；其中，所述选取时间步长大于所述递推时间步长；/n基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围，从所述备选转移轨道相关参数中选取候选范...

【技术特征摘要】
1.一种基于能量最优的轨道转移方法，其特征在于，所述方法包括：
根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参数，按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度；
根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨道的相关参数，并计算对应的总速度增量；其中，所述选取时间步长大于所述递推时间步长；
基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围，从所述备选转移轨道相关参数中选取候选范围；
采用设定的模拟退火优化算法，在候选范围中搜索使得目标函数最小的转移轨道。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参数，按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度，包括：
以所述起始时刻t0卫星所处的初始轨道位置和速度以及目标轨道位置和速度为积分初值；
在所述起始时刻t0和所述转移时长ΔT所确定的转移期间[t0,t0+ΔT]内以递推时间步长dt1通过以下模型进行递推，获得J2摄动下卫星在所述转移期间内开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度：



其中，rx，ry，rz表示卫星位置矢量r在J2000系下坐标列阵的三个分量，且模长为μ＝3.986×1014m3·s-2为地球引力常数；J2＝1.08264×10-3为地球二阶带谐项系数；Re为地球赤道平均半径。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨道的相关参数，并计算对应的总速度增量，包括：
按照所述选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取多个备选转移轨道；
将各备选转移轨道的起点和终点位置、各备选转移轨道对应的初始轨道和目标轨道的参数以及飞行时间所组成的第一集合，通过求解兰伯特问题获取各备选转移轨道对应的总速度增量，并以总速度增量确定为目标函数。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围，从所述备选转移轨道相关参数中选取候选范围，包括：
通过等高线图法在所述第一集合中选取低于所述总速度增量阈值范围的轨道转移开始时刻范围和飞行时间范围；
按照设定的搜索时间步长在选取的轨道转移开始时刻范围和飞行时间范围内搜索获得由转移轨道的起点和终点位置、转移轨道对应的初始轨道和目标轨道的参数以及飞行时间所组成的第二集合。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用设定的模拟退火优化算法，在候选范围中搜索使得目标函数最小的转移轨道，包括：
从所述第二集合C2中随机选择一组参数，并计算目标函数初值ξ0，并且令当前最优方案ξw＝ξ0；
设定初始温度为T0，采用指数降温方式进行退火，那么第i次退火后温度为：Ti＝T0(κi)；其中，κ∈(0，1)为退火速率控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：于彦君，李化义，陈健，陈雪芹，吴凡，岳程斐，邱实，奚瑞辰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23