一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法及装置，其包括，根据运载体入轨时刻的初始条件计算各被运载器分离后的运动状态；基于各被运载器分离后的运动状态计算远场分析起点时刻至终点时刻区间内任意两个被运载器之间最小距离的最小值；根据运载体运动状态计算运载体上面级与中继卫星的相对位置矢量与运载体相控阵天线法线之间的夹角并结合运载体上面级与中继卫星之间被地球遮挡的情况确定运载体分离姿态角的总可探测性；基于任意两个被运载器之间最小距离的最小值与运载体分离姿态角的总可探测性对所述分离姿态角进行优化。满足被运载器安全的边界要求，确保分离安全性。保分离安全性。保分离安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及运载体与被运载器分离
，特别涉及一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法及装置。

技术介绍

[0002]随着航天技术的快速发展，一个运载体(如火箭)发射多个被运载器(如卫星)的方式已经成为航天发射活动普遍采用的方式。一个运载体将多个被运载器发射到预定轨道，能充分地利用运载体的运载能力，降低被运载器的发射成本，被运载器可根据多少、大小合理地安排好，根据发射任务实际需求，到一定的高度一起或分别发射出去。
[0003]将运载体与被运载器分离作为发射程序的最后环节，直接关系到发射任务的成败。通过完善分离设计方案，避免多个被运载器在长期运行中出现距离过于接近或者无法满足测控需求的情况，以确保在轨运行正常。相关技术中采用的分离设计，难以找到合适的姿态角以满足多重约束条件，且设计周期较长，需要反复试凑分析；随着卫星数量与分离次数的增多，工作量会显著增加，在工程实际应用中，无法满足远场安全性与测控特性的多重约束。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法，其特征在于，其包括步骤：根据运载体入轨时刻的初始条件计算各被运载器分离后的运动状态，所述初始条件包括运载体上面级姿态、被运载器安装姿态以及被运载器分离速度；基于所述各被运载器分离后的运动状态计算远场分析起点时刻至终点时刻区间内任意两个被运载器之间最小距离的最小值；根据运载体运动状态计算运载体上面级与中继卫星的相对位置矢量与运载体相控阵天线法线之间的夹角并结合所述运载体上面级与中继卫星之间被地球遮挡的情况确定运载体分离姿态角的总可探测性；基于所述任意两个被运载器之间最小距离的最小值与所述运载体分离姿态角的总可探测性对所述分离姿态角进行优化。2.如权利要求1所述的一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法，其特征在于，所述根据运载体入轨时刻的初始条件计算各被运载器分离后的运动状态，包括步骤：基于第一公式计算所述各被运载器分离后的运动状态，所述第一公式包括：x
′
n
＝x
n
+[0,0,0,Δvx
n
,Δvy
n
,Δvz
n
]
T
，n∈[1,N]，其中，N为被运载器总数，x
n
为运载体从入轨点时刻外推至第n个被运载器分离时刻的运动状态，为运载体与第n个被运载器分离时运载体上面级在发射系下的姿态，为第n个被运载器本体系相对运载体本体系的安装姿态，Δv
n
为第n个被运载器相对发射系的分离速度且其方向沿着分离面法线，为Δv
n
在发射系下的分量，为方向余弦阵，x
′
n
为第n个被运载器分离后在发射系的运动状态。3.如权利要求2所述的一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法，其特征在于，所述基于所述各被运载器分离后的运动状态计算远场分析起点时刻至终点时刻区间内任意两个被运载器之间最小距离的最小值，包括步骤：根据第二公式计算所述远场分析起点时刻至终点时刻区间内任意两个被运载器之间最小距离的最小值，所述第二公式包括：i,j＝1,2,
…
,k,i≠j，t∈[T
QD
,T
ZD
]，d
min
(i,j)＝min d
ij
(t,i,j)t∈[T
QD
,T
ZD
]，d
min
＝min d
min
(i,j)，其中，T
QD
为远场分析起点时刻，T
ZD
为远场分析终点时刻，d
ij
(t,i,j)为任意两个被运载器之间的距离，x
′
i
(t),y
′
i
(t),z
′
i
(t)为t时刻第i个被运载器在发射系下的位置分量，x
′
j
(t),y
′
j
(t),z
′
j
(t)为t时刻第j个被运载器在发射系下的位置分量，d
min
(i,j)为任意两个被
运载器之间最小距离的集合，d
min
任意两个被运载器之间最小距离的最小值。4.如权利要求3所述的一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法，其特征在于，所述根据运载体运动状态计算运载体上面级与中继卫星的相对位置矢量与运载体相控阵天线法线之间的夹角并结合所述运载体上面级与中继卫星之间被地球遮挡的情况确定运载体分离姿态角的总可探测性，包括步骤：基于第三公式计算所述运载体上面级与中继卫星的相对位置矢量与运载体相控阵天线法线之间的夹角，所述第三公式包括：R
rel
＝R
2DG
‑
R
1DG
，其中，θ为运载体上面级与中继卫星的相对位置矢量与运载体相控阵天线法线之间的夹角，R
2DG
为中继卫星位置矢量在地心坐标系下的分量，R
1DG
为运载体上面级位置矢量在地心坐标系下的分量，R
rel
为运载体上面级与中继卫星的相对位置矢量，L
DG
为运载体上面级相控阵天线法线在地心坐标系下的分量；若运载体上面级与中继卫星的连线到地心的距离大于地球半径，则将可见性参数η设为1；若运载体上面级与中继卫星的连线到地心的距离小于或等于地球半径，则计算数量积K且K＝R
rel
·
R
1DG
，并当K＞0时将可见性参数η设为1，否则将可见性参数η设为0；根据第四公式计算总可探测性，所述第四公式包括：τ＝ξ
·
η，其中，τ为所述运载体分离姿态角的总可探测性。5.如权利要求4所述的一种运载体与被运载器分离姿态角优化方法，其特征在于，所述基于所述任意两个被运载器之间最小距离的最小值与所述总可探测性对所述分离姿态角进行优化，包括步骤：基于第五公式对所述分离姿态角进行优化，所述第五公式包括：f(X)＝
‑
g(X)
·
h2(X)，g(X)＝d
min
，L(X)＝maxg(X)，其中，f(X)为遗传算法的适应度函数，X为遗传算法的优化变量，N为运载体与被运载器的总分离次数，h(X)为N次运载体与被运载器分离时刻运载...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈腾芳，彭威，张天翼，王优，刘宪闯，刘鹰，吴枫，多乐乐，韩通，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：