一种火箭规避空间碎片群的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种火箭规避空间碎片群的方法

【技术实现步骤摘要】
一种火箭规避空间碎片群的控制方法、装置、介质及设备


[0001]本专利技术涉及航天器轨道
，尤其涉及一种火箭规避空间碎片群的控制方法
、
装置
、
介质及设备
。

技术介绍

[0002]在火箭托载航天器入轨过程中，若临近轨道上的卫星突发解体，产生的空间碎片群将会对入轨过程中的运载火箭的安全构成重大威胁
。
[0003]因此在运载火箭入轨过程中，如何在空间碎片群靠近运载火箭原有轨道时，最大限度保障运载火箭及航天器的安全入轨是目前亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供了一种火箭规避空间碎片群的控制方法
、
装置
、
介质及设备，以解决或者部分解决现有技术中无法在火箭空间碎片群靠近运载火箭时，对空间碎片群进行规避，进而影响运载火箭和航天器安全入轨的技术问题
。
[0005]本专利技术的第一方面，提供一种火箭规避空间碎片群的方法，所述方法包括：根据运载火箭的轨道面空间及空间碎片群中各空间碎片的状态确定火箭禁飞区域；若确定所述火箭禁飞区域位于所述火箭的当前轨道，则基于所述火箭禁飞区域确定所述运载火箭的轨道机动规避策略；根据所述轨道机动规避策略控制所述运载火箭进行变轨，使得所述运载火箭远离所述火箭禁飞区域
。
[0006]上述方案中，所述根据运载火箭的轨道面空间及空间碎片群中各空间碎片的状态确定火箭禁飞区域，包括：将每个空间碎片的状态转换为对应的四维矢量；确定每个四维矢量与所述运载火箭的轨道面的交点；从各所述交点中确定运载火箭与所述空间碎片存在碰撞威胁的危险点；确定包含所有危险点的圆形包络，所述圆形包络为所述火箭禁飞区域
。
[0007]上述方案中，所述从各所述交点中确定运载火箭与所述空间碎片存在碰撞威胁的危险点，包括：针对任一空间碎片，若确定所述空间碎片的四维矢量与所述轨道面的交点不为空集时，则确定所述交点为所述危险点
。
[0008]上述方案中，所述确定包含所有危险点的圆形包络，包括：根据公式确定所述圆形包络的圆心；根据公式确定每个危险点与所述圆心之间
的距离；根据公式确定所述圆形包络的半径；其中，所述为所述空间碎片的编号，所述为所述空间碎片的总量，所述为第个空间碎片与轨道面的交点，所述为第个空间碎片位置矢量在坐标系的轴分量，所述为第个空间碎片位置矢量在坐标系的轴分量，所述为第个空间碎片位置矢量在坐标系的轴分量，所述为圆心在坐标系的轴坐标，所述为圆心在坐标系的轴坐标，所述为所述圆心在坐标系的轴坐标，所述为第个危险点与圆心之间的距离，所述为第个危险点与圆心之间的距离
。
[0009]上述方案中，所述轨道机动规避策略包括：规避方向和推力；所述基于所述火箭禁飞区域确定所述运载火箭的轨道机动规避策略，包括：获取所述火箭禁飞区域内的斥力场对所述运载火箭的斥力势场函数；基于公式确定所述斥力势场函数的负梯度；所述负梯度为所述运载火箭远离所述火箭禁飞区域应受到的推力；确定所述运载火箭推力方向的单位向量；基于所述运载火箭推力方向的单位向量及所述斥力势场函数的负梯度，利用公式确定所述运载火箭在坐标系方向对应的推力
、
所述运载火箭在坐标系方向对应的推力以及所述运载火箭在坐标系方向对应的推力；利用所述运载火箭推力方向的单位向量中的方向参数确定所述规避方向；其中，为所述斥力势场函数的负梯度，所述为运载火箭推力方向的单位向量在坐标系方向上的投影，所述为运载火箭推力方向的单位向量在坐标系方向上的投影，所述为运载火箭推力方向的单位向量在坐标系方向上的投影，所述为所述运载火箭的斥力势场函数，所述为斥力势场增益系数，所述为所述运载火箭与所述火箭禁飞区域之间的欧几里得距离，所述为所述在区间内的映射量，所述为火箭禁飞区域的斥力场对所述运载火箭的影响距
离
。
[0010]上述方案中，所述确定所述运载火箭推力方向的单位向量，包括：根据运载火箭轨道面的法向量及所述运载火箭在目标时刻的速度向量确定推力方向向量的向量参数；基于推力方向向量的向量参数确定所述推力方向向量，所述推力方向向量为；对所述推力方向向量进行归一化处理，获得所述推力方向的单位向量；其中，所述为推力方向向量在坐标系方向上的投影，所述为推力方向向量在坐标系方向上的投影，所述为推力方向向量在坐标系方向上的投影
。
[0011]上述方案中，所述方法还包括：根据公式确定所述
、
所述及所述的值；所述为推力方向向量在坐标系方向上的投影，所述为推力方向向量在坐标系方向上的投影，所述为推力方向向量在坐标系方向上的投影
。
[0012]本专利技术的第二方面，提供一种火箭规避空间碎片群的装置，所述装置包括：第一确定单元，用于根据运载火箭的轨道面空间及空间碎片群中各空间碎片的状态确定火箭禁飞区域；第二确定单元，用于确定所述火箭禁飞区域位于所述火箭的当前轨道，则基于所述火箭禁飞区域确定所述运载火箭的轨道机动规避策略；控制单元，用于根据所述轨道机动规避策略控制所述运载火箭进行变轨，使得所述运载火箭远离所述火箭禁飞区域
。
[0013]本专利技术的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤
。
[0014]本专利技术的第四方面，提供一种计算机设备，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面中任一项所述方法的步骤
。
[0015]本专利技术提供了一种火箭规避空间碎片群的方法
、
装置
、
介质及设备，方法括：根据
运载火箭的轨道面空间及空间碎片群中各空间碎片的状态确定火箭禁飞区域；若确定所述火箭禁飞区域位于所述火箭的当前轨道，则基于所述火箭禁飞区域确定所述运载火箭的轨道机动规避策略；根据所述轨道机动规避策略控制所述运载火箭进行变轨，使得所述运载火箭远离所述火箭禁飞区域；如此，根据运载火箭的轨道面空间及空间碎片群中各空间碎片的状态先确定出一个火箭禁飞区域，若确定运载火箭有靠近该禁飞区域的趋势时，获取运载火箭的轨道机动规避策略，根据规避策略控制运载火箭变轨，使得运载火箭远离空间碎片群，从而提高运载火箭和航天器入轨的安全性
。
附图说明
[0016]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了
。
附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制
。
而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件
。
在附图中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的火箭规避空间碎片群的方法流程示意图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的地心惯性坐标系示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的推力方向的单位向量选取示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种火箭规避空间碎片群的方法，其特征在于，所述方法包括：根据运载火箭的轨道面空间及空间碎片群中各空间碎片的状态确定火箭禁飞区域；若确定所述火箭禁飞区域位于所述火箭的当前轨道，则基于所述火箭禁飞区域确定所述运载火箭的轨道机动规避策略；根据所述轨道机动规避策略控制所述运载火箭进行变轨，使得所述运载火箭远离所述火箭禁飞区域；其中，所述轨道机动规避策略包括：规避方向和推力；所述基于所述火箭禁飞区域确定所述运载火箭的轨道机动规避策略，包括：获取所述火箭禁飞区域内的斥力场对所述运载火箭的斥力势场函数；基于公式确定所述斥力势场函数的负梯度；所述负梯度为所述运载火箭远离所述火箭禁飞区域应受到的推力；确定所述运载火箭推力方向的单位向量；基于所述运载火箭推力方向的单位向量及所述斥力势场函数的负梯度，利用公式确定所述运载火箭在坐标系方向对应的推力
、
所述运载火箭在坐标系方向对应的推力以及所述运载火箭在坐标系方向对应的推力；利用所述运载火箭推力方向的单位向量中的方向参数确定所述规避方向；其中，为所述斥力势场函数的负梯度，所述为运载火箭推力方向的单位向量在坐标系方向上的投影，所述为运载火箭推力方向的单位向量在坐标系方向上的投影，所述为运载火箭推力方向的单位向量在坐标系方向上的投影，所述为所述运载火箭的斥力势场函数，所述为斥力势场增益系数，所述为所述运载火箭与所述火箭禁飞区域之间的欧几里得距离，所述为所述在区间内的映射量，所述为火箭禁飞区域的斥力场对所述运载火箭的影响距离
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据运载火箭的轨道面空间及空间碎片群中各空间碎片的状态确定火箭禁飞区域，包括：
将每个空间碎片的状态转换为对应的四维矢量；确定每个四维矢量与所述运载火箭的轨道面的交点；从各所述交点中确定运载火箭与所述空间碎片存在碰撞威胁的危险点；确定包含所有危险点的圆形包络，所述圆形包络为所述火箭禁飞区域
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从各所述交点中确定运载火箭与所述空间碎片存在碰撞威胁的危险点，包括：针对任一空间碎片，若确定所述空间碎片的四维矢量与所述轨道面的交点不为空集时，则确定所述交点为所述危险点
。4.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定包含所有危险点的圆形包络，包括：根据公式确定所述圆形包络的圆心；根据公式确定每个危险点与所述圆心之间的距离；根据公式确定所述圆形包络的半径；其中，所述为所述空间碎片的编号，所述为所述空间碎片的总量，所述为第个空间碎片与轨道面的交点，所述为第个空间碎片位置矢量在坐标系的轴分量，所述为第个空间碎片位置矢量在坐标系的轴分量，所述为第个空间碎片位置矢量在坐标系的轴分量，所述为圆心在坐标系的轴坐标，所述为圆心在坐标系的轴坐标，所述为所述圆心在坐标系的轴坐标，所述为第个危险点与圆心之间的距离，所述为第个危险点与圆心之间的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：张修玮，黄晓平，岳小飞，王志军，杨凯铜，唐梦莹，何漫丽，左湛，周鑫，谢凤云，
申请(专利权)人：航天科工火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：