【技术实现步骤摘要】
一种基于代理模型的全过程轨迹优化方法及装置
[0001]本专利技术涉及航天
，特别是一种基于代理模型的全过程轨迹优化方法及装置。
技术介绍
[0002]以美国X
‑
37B飞行器为代表的可重复使用轨道飞行器由于其具有可在空间长时间驻留、快速响应、空间攻防对抗等能力和优势，引起了各航天大国的极大关注。自航天飞机退役后，此类飞行器成为了用于执行空间站补、在轨维护等空间任务的最佳备选方案之一。然而，由于此类航天器的全任务流程包括发射、空间机动、离轨制动和大气内升力再入等，阶段间的耦合关系复杂，其全任务流程的整体优化是典型的非线性多目标优化问题。对此问题，已有不少相关研究涉及上述各阶段的轨迹优化设计，例如：Pescetelli等人利用混合随机确定性算法实现了对单级入轨飞行器的上升段弹道优化，Yokoyama等人采用修正GA算法求解航天飞机再入轨迹问题，Jorris等人则给出了一种基于高斯伪谱优化的高超声速滑翔飞行器最优弹道生成方法等等。然而，此类研究大都聚焦全流程的独立阶段，依据经验对各阶段单独提出优化指标，未...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于代理模型的全过程轨迹优化方法，其特征在于，包括：获取轨道飞行器在空中发射段内有效载荷最大的弹道；获取所述轨道飞行器在空间机动段内的二次脉冲和转移提前角；获取所述轨道飞行器在进入大气层之前的制动开始时刻和制动脉冲矢量；获取所述轨道飞行器在大气层再入阶段内的再入阶段轨迹；基于代理模型，对发射段目标轨道高度、再入制动前准备轨道高度、制动开始时刻进行优化，得到所述轨道飞行器的所述有效载荷最大的弹道、所述二次脉冲、所述转移提前角、所述制动开始时刻、所述制动脉冲矢量和所述再入阶段轨迹的在轨优化参量；基于所述在轨优化参量对所述轨道飞行器进行控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取轨道飞行器在空中发射段内有效载荷最大的弹道，包括：基于遗传算法对所述轨道飞行器进行全局参数的遍历，获取所述轨道飞行器的初始设计变量；基于起作用集法和内点法对所述初始设计变量进行处理，得到所述有效载荷最大的弹道。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述轨道飞行器在空间机动段内的二次脉冲和转移提前角，包括：获取所述轨道飞行器和空中目标的初始状态；基于所述初始状态和霍曼转移理论，获取霍曼转移的第一次脉冲；根据所述第一次脉冲和转移时间，获取第二次脉冲和转移提前角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述轨道飞行器在进入大气层之前的制动开始时刻和制动脉冲矢量，包括：根据所述轨道飞行器对应的制动点和再入点的位置矢量，获取所述轨道飞行器对应的初始制动开始时刻和初始制动脉冲矢量；基于二次规划算法第所述初始制动开始时刻和所述初始制动脉冲矢量进行修正，得到所述制动开始时刻和所述制动脉冲矢量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述轨道飞行器在大气层再入阶段内的再入阶段轨迹，包括：根据所述大气层再入阶段的约束条件和所述大气层再入阶段的再入轨迹终点，采用牛顿法和黄金分割法求解得到所述再入阶段轨迹；其中，所述约束条件包括：热流率约束条件、气动过载约束条件、动压约束条件和倾斜角约束条件。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于代理模型，对发射段目标轨道高度、再入制动前准备轨道高度、制动开始时刻进行优化，得到所述轨道飞行器的所述有效载荷最大的弹道、所述二次脉冲、所述转移提前角、所述制动开始时刻、所述制动脉冲矢量和所述再入阶段轨迹的在轨优化参量，包括：根据给定的发射日期和所述轨道飞行器的初始状态，对所述目标轨道高度、所述离轨准备轨道高度和所述制动开始时刻进行优化，获取发生所述轨道飞行器的目标轨道高度、离轨准备轨道高度和向准备轨道转移的开始时间；
基于所述目标轨道高度、所述离轨准备轨道高度和所述开始时间，对所述有效载荷最大的弹道、所述二次脉冲、所述转移提前角、所述制动开始时刻、所述制动脉冲矢量和所述再入阶段轨迹进行优化，得到在轨优化参量。7.一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐明，和星吉，白雪，李林澄，郑亚茹，师鹏，陈曦，李黎，于灵慧，杨志，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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