基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法及系统，属于航天器技术领域，方法包括采集目标的运动状态中的转动惯量及角速度数据；统计消旋过程中目标太阳帆板能够收到的自旋

【技术实现步骤摘要】
基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法及系统


[0001]本专利技术属于航天器
，具体涉及一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法及系统
。

技术介绍

[0002]人类航天器发射任务次数逐渐增加，由此产生的失效卫星
、
发射抛弃物等空间垃圾数量也在不断增多
。
而大量的空间垃圾对正常在轨卫星构成了巨大威胁
。
其中失效卫星长期处于空间的各种干扰环境中，且基本失去或不具备位置与姿态控制能力，因此失效卫星具有复杂的非合作翻滚运动状态
。
为减少失效卫星的威胁，执行在轨操作十分必要，对失效卫星消旋是在轨操作的前提与重要组成部分
。
根据消旋力矩施加方式的不同，现有减速刷消旋
、
涡流消旋
、
等离子羽流消旋
、
气体羽流消旋等消旋方式
。
其中羽流消旋具有安全性高，燃料消耗少的优点，但是由于羽流产生的消旋力矩的大小与方向与失效卫星的帆板形状与位置有关，面对复杂的自旋章动耦合运动，其对最大惯量轴的自旋消旋效果明显，但对章动角速度的抑制十分困难，从而限制了羽流消旋的使用工况
。
[0003]LIU
等通过参数化撞击模型，使用余弦和指数的特性建立羽流瞄准方法，但是他们通过人为设置参数进行羽流指向方法的优化，其瞄准方法不具备不同的消旋场景适应性
。Nakajima
等通过调整气体羽流指向，设计了羽流指向控制律，使其产生的消旋力矩时刻与目标角动量保持反向，但该条件在消旋过程中过于严格，实现难度大，极大地降低了消旋消率
。Chen
等设计了一种适用于减速刷消旋的接触点预测方法，但是其提出的方法局限于执行器的消旋力矩施加方法，在羽流消旋中适应性较差
。
[0004]目前，所建立的消旋羽流方案只能解决单一的问题，无法根据目标的运动特性
、
质量特性以及形状特性，建立合适的消旋羽流方式实现目标的自旋章动耦合消旋
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的所建立的消旋羽流方案只能解决单一的问题，无法根据目标的运动特性
、
质量特性以及形状特性，建立合适的消旋羽流方式实现目标的自旋章动耦合消旋
。
本专利技术提供一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，能够根据目标的运动特性
、
质量特性以及形状特性，实现目标的自旋章动耦合消旋
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，包括；
[0008]采集目标的运动状态中的转动惯量及角速度数据；
[0009]统计消旋过程中目标太阳帆板能够收到的自旋
‑
章动消旋力矩参数；
[0010]将自旋
‑
章动消旋力矩参数
、
转动惯量及角速度数据输入进耦合消旋羽流指向模型，获取最优羽流指向点；
[0011]将最优羽流指向点输入进羽流消旋动力学模型中进行消旋计算获得消旋终止条件，若目标的运动状态满足消旋终止条件，则消旋任务完成
。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述目标的运动状态是通过服务航天器携带的运动状态传感器对目标的运动状态进行识别
。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述目标的运动状态若满足消旋条件，则采集目标的运动状态中的转动惯量及角速度数据
。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述目标的运动状态若不满足消旋条件，则对目标的运动状态重新进行识别，直至目标的运动状态满足消旋条件为止
。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述目标的运动状态中的角速度数据，需要进行归一化计算
。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述自旋
‑
章动消旋力矩参数是通过消旋过程中目标太阳帆板尺寸及目标相对位置获得
。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述将最优羽流指向点输入进羽流消旋动力学模型中进行消旋计算获得消旋终止条件，若目标的运动状态不满足消旋终止条件，则重新识别目标的运动状态
。
[0018]一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向系统，包括：
[0019]采集模块：用于采集目标的运动状态中的转动惯量及角速度数据；
[0020]统计模块：用于统计消旋过程中目标太阳帆板能够收到的自旋
‑
章动消旋力矩参数；
[0021]第一输入模块：用于将自旋
‑
章动消旋力矩参数
、
转动惯量及角速度数据输入进耦合消旋羽流指向模型，获取最优羽流指向点；
[0022]第二输入模块：用于将最优羽流指向点输入进羽流消旋动力学模型中进行消旋计算获得消旋终止条件，若目标的运动状态满足消旋终止条件，则消旋任务完成
。
[0023]一种电子设备，包括存储器
、
处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法的步骤
。
[0024]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法的步骤
。
[0025]与专利技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术通过收集目标的运动状态及目标能够产生消旋力矩参数，并将角速度参数及转动惯量引入耦合消旋羽流指向模型，实现目标消旋的羽流指向点的多轴运动适应性优化
。
然后将羽流指向点输入进羽流消旋动力学模型中，判断目标的运动状态是否满足终止条件，若目标的运动状态满足消旋终止条件，则消旋任务完成；若目标的运动状态不满足消旋终止条件，则重新识别目标的运动状态
。
本专利技术可以根据不同消旋情况调整计算比例
。
实现失效航天器的自旋章动耦合消旋，提高自由翻滚卫星的消旋效率，具有良好的适应性，适用于通过空间碎片形状产生消旋力矩的所有方法
。
本专利技术能够根据目标的运动特性
、
质量特性以及形状特性，实现目标的自旋章动耦合消旋，解决消旋制导律不足的情况，且该方法适用于多种使用失效卫星太阳帆板产生阻力矩的消旋方式
。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法的流程示意图；
[0028]图2为失效航天器与羽流喷口相对位置示意图；
[0029]图3为失效航天器自旋章动耦合消旋方法示意图；
[0030]图4为角速度变化曲线；
[0031]图5为羽流指向点位置；
[0032]图6为传统方法角速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，其特征在于，包括；采集目标的运动状态中的转动惯量及角速度数据；统计消旋过程中目标太阳帆板能够收到的自旋
‑
章动消旋力矩参数；将自旋
‑
章动消旋力矩参数
、
转动惯量及角速度数据输入进耦合消旋羽流指向模型，获取最优羽流指向点；将最优羽流指向点输入进羽流消旋动力学模型中进行消旋计算获得消旋终止条件，若目标的运动状态满足消旋终止条件，则消旋任务完成
。2.
根据权利要求1所述的一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，其特征在于，所述目标的运动状态是通过服务航天器携带的运动状态传感器对目标的运动状态进行识别
。3.
根据权利要求1所述的一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，其特征在于，所述目标的运动状态若满足消旋条件，则采集目标的运动状态中的转动惯量及角速度数据
。4.
根据权利要求1所述的一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，其特征在于，所述目标的运动状态若不满足消旋条件，则对目标的运动状态重新进行识别，直至目标的运动状态满足消旋条件为止
。5.
根据权利要求1所述的一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，其特征在于，所述目标的运动状态中的角速度数据，需要进行归一化计算
。6.
根据权利要求1所述的一种基于羽流消旋的自旋章动耦合消旋羽流指向方法，其特征在于，所述自旋
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：代洪华，左宸昊，赵弘骞，陈昊，岳晓奎，张宏，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：