一种航天器的变轨控制方法、装置、电子设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及航天器轨道动力学领域，尤其涉及一种航天器的变轨控制方法、装置、电子设备和存储介质。本申请实施例所提出的航天器的变轨控制方法能够实现航天器高速再入返回，通过关联约束合并、确定了轨道控制瞄准的多目标参数，通过轨道控制调整拱线方向，保证了大椭圆轨道近地点位于着陆点上空和返回轨迹纬度经过着陆点，采用在近地点持续抬升远地点高度的轨道控制，保证了返回轨迹经度经过着陆点和回归轨道周期，基于四脉冲控制思路进行了多脉冲延拓分解，建立了多脉冲规划参数与多目标瞄准参数的求解关系，设计了目标参数全部求解的整体规划模式和部分求解的降维规划模式，在不同轨道条件下实现高速再入返回轨道满足要求。轨道条件下实现高速再入返回轨道满足要求。轨道条件下实现高速再入返回轨道满足要求。

【技术实现步骤摘要】
一种航天器的变轨控制方法、装置、电子设备和存储介质


[0001]本申请涉及航天器轨道动力学领域，尤其涉及一种航天器的变轨控制方法、装置、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着月球探测和深空探测领域的不断发展，对月球探测返回和深空探测返回技术也提出了更高的要求。
[0003]航天器，指的是按照天体力学的规律在太空运行，执行探索、开发、利用太空和天体等特定任务的各类飞行器，是人类探测月球和深空的重要载体。航天器在执行完特定任务后需要返回，返回是指航天器沿其运行轨道或者经过变轨后沿着过渡轨道进入地球大气层，在空气动力作用下减速并着陆的过程。
[0004]月球和深空采样返回以及载人月球和载人深空返回均面临高速再入返回地球。与从近地轨道再入返回地球相比，从月球和深空再入返回地球的航天器具有高速再入的特点，对气动热环境、力学过载、落点精度等方面的返回技术提出了许多新的挑战。在正式飞行任务实施前，必须对航天器高速再入气动热烧蚀、应力结构、再入控制等关键技术进行飞行验证。可采用的一种飞行验证方式是，通过运载火箭将航天器送入近地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天器的变轨控制方法，其特征在于，包括：获取近地航天器实现高速再入返回预设的规划约束条件，所述规划约束条件包含大椭圆轨道的轨道配置参数，所述大椭圆轨道为所述航天器在太空中经过多次变轨控制后进入的高速再入返回轨道；根据所述规划约束条件，结合预设的轨道控制规划方法，获得所述航天器的目标变轨控制次数；基于所述目标变轨控制次数，确定所述航天器的变轨控制策略，其中，所述航天器变轨控制策略至少包含以下参量的确定方法：所述航天器执行变轨控制的控制时刻及控制脉冲；基于所述变轨控制策略，采用预设的瞄准目标约束，获得所述控制时刻及控制脉冲，所述瞄准目标约束至少包括：着陆点经度的预设值、再入角的预设值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述规划约束条件，结合预设的轨道控制规划方法，获得所述航天器的目标变轨控制次数，包括：基于所述规划约束条件，结合预设的轨道控制规划方法，获得用于轨道拱线调整的第一变轨控制对应的第一控制次数，用于抬高远地点高度的第二变轨控制对应的第二控制次数，以及用于轨道制动的第三变轨控制对应的第三控制次数；对所述第一控制次数、第二控制次数和第三控制次数进行叠加运算，获得所述航天器的目标变轨控制次数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述目标变轨控制次数，确定所述航天器的变轨控制策略，包括：基于所述目标变轨控制次数，分别获得所述航天器执行的各次变轨控制操作各自对应的序列号；按照序列号的排列顺序，依次读取获得的各个序列号，每读取一个序列号，执行以下操作：若当前读取的一个序列号小于等于所述第一控制次数，则确定从所述一个序列号对应的变轨控制操作开始，执行第一整体规划策略，其中，所述第一整体规划策略至少包括：在确定执行所述第一整体规划策略的变轨控制操作中至少包括一个所述第一变轨控制的情况下，所述第一变轨控制、所述第二变轨控制、所述第三变轨控制的控制时刻及控制脉冲的计算方法；若当前读取的一个序列号大于所述第一控制次数，且小于所述第一控制次数与第二控制次数之和，则确定从所述一个序列号对应的变轨控制操作开始，执行第二整体规划策略，所述第二整体规划策略至少包括：在还需执行至少两次第二变轨控制的情况下，所述第二变轨控制、所述第三变轨控制的控制时刻及控制脉冲的计算方法；若当前读取的一个序列号等于所述第一控制次数与第二控制次数之和，则确定从所述一个序列号对应的变轨控制操作开始，执行第一目标降维规划策略，所述第一目标降维规划策略至少包括：在还需执行一次第二变轨控制的情况下，所述第二变轨控制、所述第三变轨控制的控制时刻及控制脉冲的计算方法；若当前读取的一个序列号等于所述第一控制次数、第二控制次数与第三控制次数之和，则确定从所述一个序列号对应的变轨控制操作开始，执行第二目标降维规划策略，所述
第二目标降维规划策略至少包括：在只需执行第三变轨控制的情况下，所述第三变轨控制的控制时刻及控制脉冲的计算方法。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述变轨控制策略为第一整体规划策略，则基于所述变轨控制策略，采用预设的瞄准目标约束，获得所述控制时刻及控制脉冲，包括：读取所述第一整体规划策略对应的第一整体规划预设瞄准目标约束，所述第一整体规划预设瞄准目标约束至少包括：着陆点纬度的预设值、着陆点经度的预设值、回归轨道半长轴的预设值、再入角的预设值、所述第一变轨控制的控制时刻的预设值、所述第二变轨控制的控制时刻的预设值、所述第三变轨控制的控制时刻的预设值；根据所述第一整体规划预设瞄准目标约束，采用初值运算方法，获得第一整体规划控制时刻及第一整体规划控制脉冲的初值，所述第一整体规划控制时刻及第一整体规划控制脉冲的初值包括：所述第一变轨控制的每次控制时刻和每次变轨控制操作的控制脉冲，所述第二变轨控制的每次控制时刻和每次变轨控制操作的控制脉冲，所述第三变轨控制的每次控制时刻和每次变轨控制操作的控制脉冲；根据所述第一整体规划预设瞄准目标约束，采用多脉冲微分修正方法，获得第一整体规划控制时刻及第一整体规划控制脉冲，所述第一整体规划控制时刻及第一整体规划控制脉冲至少包括：所述第二变轨控制的控制时刻，所述第三变轨控制的控制时刻，所述第一变轨控制中最后一次变轨控制操作的控制脉冲，所述第二变轨控制中第一次变轨控制操作的控制脉冲，所述第二变轨控制中最后一次变轨控制操作的控制脉冲，所述第三变轨控制的控制脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李革非，郝大功，曹鹏飞，叶凯，
申请(专利权)人：北京航天飞行控制中心，
类型：发明
国别省市：