【技术实现步骤摘要】
一种燃料最优的异面多目标快速飞掠轨迹规划方法
[0001]本专利技术涉及航空航天
，尤其涉及一种燃料最优的异面多目标快速飞掠轨 迹规划方法。
技术介绍
[0002]未来空间对抗中，可能存在敌方的某些航天器，通过地面监测系统不足以深入了 解这些航天器的详细信息与意图，因此，有必要通过我方的航天器变轨机动对这些信 息与意图不明的敌方航天器进行快速飞掠，实现近距离侦察来及时获取更多情报信息。 所谓对目标航天器的“飞掠”，一般意义上指一个航天器在目标航天器附近飞过，在 本专利技术中将“飞掠”严格定义为：存在某个时刻，己方航天器与目标航天器之间的距 离不大于一个阈值。所谓多目标快速飞掠，是指在规定的较短时间内对多个目标都进 行飞掠操作。
[0003]目前针对多目标飞掠任务的轨迹规划技术很罕见，但针对类似的问题，如多目标 交会任务轨迹规划，相关技术曾被提出。现有的方法在本质上将该问题建模为动态旅 行商问题，与普通的旅行商问题不同，动态旅行商问题中“城市”之间的距离时刻在 改变，求解非常复杂。现有技术一般将遍历目标顺序与在两...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料最优的异面多目标快速飞掠轨迹规划方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：建立轨道要素改变量与速度脉冲的解析关系式；S2：对在任意两个目标的轨道之间转移的速度脉冲消耗进行近似估计，定常化轨道转移代价，计算代价矩阵；S3：根据步骤S2中的代价矩阵，建立整数线性规划模型并求解，得到近似最优的飞掠序列；S4：以速度脉冲消耗最小为优化目标，构建考虑时间与位置约束的兰伯特转移精确优化模型；S5：对精确优化模型进行求解，规划出多目标快速飞掠轨迹。2.根据权利要求1所述的一种燃料最优的异面多目标快速飞掠轨迹规划方法，其特征在于：所述步骤S1中，轨道要素改变量与速度脉冲的解析关系计算方法为：其中，a为轨道半长轴，e为轨道偏心率，i为轨道倾角，Ω为升交点赤经，ω为近地点辐角，θ为真近点角，μ为地球引力常数，p为半通径，r为航天器到地心的距离，r＝p/(1+ecosθ)，Δv
r
，Δv
u
，Δv
h
分别为径向、横向、法向上的控制速度脉冲。3.根据权利要求1所述的一种燃料最优的异面多目标快速飞掠轨迹规划方法，其特征在于：所述步骤S2，具体包括：在两个具有不同轨道要素的目标轨道之间进行转移，所需要的速度脉冲大小，用消除式(1)中各轨道要素偏差所需要的速度脉冲幅值之和进行近似；根据式(1)，依次反解出消除各轨道要素偏差所需要的速度脉冲幅值，其中，在升交点与降交点各施加改变Δi/2的法向速度脉冲，消除轨道倾角偏差Δi，需要的速度脉冲幅值为：在ω+θ＝90
°
时与ω+θ＝270
°
时各施加改变ΔΩ/2的法向速度脉冲，消除升交点赤经偏差ΔΩ，需要的速度脉冲幅值为：
在近地点与远地点分别施加与的切向脉冲，消除半长轴与偏心率偏差Δa与Δe，需要的速度脉冲幅值分别为：综合式(2)
‑
(4)，在两个目标轨道之间转移的速度脉冲大小用下式进行近似估计|Δv|＝|Δv
h
|
Δi
+|Δv
h
|
ΔΩ
+|Δv
u
|
p
+|Δv
u
|
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)；记执行飞掠任务的航天器为1号目标，其初始轨道记为1号轨道，需要被飞掠的N个目标航天器分布在N条异面轨道上运动，这N个航天器分别记为2号目标至N+1号目标，它们的轨道分别记为2号轨道至N+1号轨道；定义从第i号轨道转移到第j号轨道的转移代价c
ij
为式(5)求出的速度脉冲大小，且定义c
ii
＝0；定义代价矩阵C＝[c
ij
]
(N+1)
×
(N+1)
，其第i行第j列的元素为c
ij
，通过式(5)求解N+1条轨道中任意两条轨道之间的转移代价，计算出代价矩阵的各元素。4.根据权利要求1所述的一种燃料最优的异面多目标快速飞掠轨迹规划方法，其特征在于：所述步骤S3，具体包括：定义整数型优化变量x
ij
用于表示飞掠完i号目标后下一个飞掠j号目标，x
ij
取值只能为0或1：限制当i＝j时x
ii
＝0，所有的x
ij
构成N+1行N+1列的矩阵X，其中X的第i行第j列元素为x
ij
；另外定义N+1个优化变量s
i
，i＝1,2,...,N+1，s
i
表示飞掠第i个目标之前已经飞掠过的目标个数，其中s1＝0，s
i
∈{1,2,...,N}，i＝2,3,...,N+1；根据步骤S2中获得的代价矩阵C，建立如下整数线性规划模型：
其中，运算符表示参与运算的两个矩阵对应元素相乘相加；求解模型(7)，得到使整体代价最小的最优解X
*
，X
*
的各元素x
ij*
描述了一条近似最优的飞掠序列，记为：A<...
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