一种应用于高密度环境下的航天器集群轨迹规划方法技术

技术编号:40028886 阅读:52 留言:0更新日期:2024-01-16 17:55
本发明专利技术公开了一种应用于高密度环境下的航天器集群轨迹规划方法,该方法通过序列凸优化算法对航天器进行轨迹规划,并基于可达集与航天器自身的几何形状作避碰约束,能有效解决多航天器集群轨迹规划中间时刻的避碰问题,并减小碰撞约束的保守性,同时此种方法减小了轨迹规划的燃料消耗。本发明专利技术能够解决传统方法使用最小安全允许距离降低中间时刻的避碰概率存在的不足。利用可达集精确计算航天器在未来时刻的位置,因此航天器集群在轨迹规划时,与邻居航天器的规划距离可以更近,且不发生碰撞,从而提高了轨迹规划的成功率,减小燃料消耗,且计算时间没有显著增长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天器集群轨迹规划,具体是指一种应用于高密度环境下的航天器集群轨迹规划的方法。


技术介绍

1、近年来,随着航天器模块化、一箭多星发射等技术的高速发展,集群飞行的航天器质量越来越小,数目越来越多,且越来越密集,所执行的空间任务越来越复杂,为摆脱航天器对地面系统的依赖,实现航天器集群编队构型的快速调整,确保航天器安全运行,航天器集群的轨迹规划技术引起越来越大的关注。微小型航天器的载荷和燃料负载有限,因此具有大量的物理和动力学约束,很适合用最优控制的方法进行轨迹规划。

2、近年来,由于直接法求解最优控制问题能通过离散化的方法将状态变量和控制变量离散化,进而将无限维的最优控制问题转化为有限维的凸优化问题,进一步可以采用混合整数规划、凸优化和序列凸优化等优化方式求解。在求解轨迹规划的过程中,序列凸优化的方法可以提供一个标称轨迹,进而可以线性化非线性的动力学方程、凸化非凸的避碰约束,此外迭代求解的方式、渐进收敛的信赖域约束可以在分布式的轨迹规划中实现相邻航天器信息无损的传递。

3、这里注意到离散化的方法获得的控制序列仅能保证问题的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种应用于高密度环境下的航天器集群轨迹规划方法,其特征在于,该方法的实施步骤如下:步骤一:建立集群航天器轨迹规划的最优控制模型,该最优控制模型包括相对轨道动力学约束、初始状态约束、目标状态约束、避碰约束、执行器边界约束与最优燃料消耗目标方程,将连续的最优控制模型转化为离散形式,获得离散形式的最优控制模型;

2.根据权利要求1所述的一种应用于高密度环境下的航天器集群轨迹规划方法,其特征在于,在步骤一中,包括以下步骤:

3.根据权利要求1所述的一种应用于高密度环境下的航天器集群轨迹规划方法,其特征在于,在步骤二中,包括以下步骤:

4.根据权利要求1所述...

【技术特征摘要】

1.一种应用于高密度环境下的航天器集群轨迹规划方法,其特征在于,该方法的实施步骤如下:步骤一:建立集群航天器轨迹规划的最优控制模型,该最优控制模型包括相对轨道动力学约束、初始状态约束、目标状态约束、避碰约束、执行器边界约束与最优燃料消耗目标方程,将连续的最优控制模型转化为离散形式,获得离散形式的最优控制模型;

2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔冰陈希飞夏元清张景瑞高寒杨辰
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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