北京理工大学乔栋获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种多航天器交会轨位区间确定方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116187692B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310148777.1,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权一种多航天器交会轨位区间确定方法是由乔栋;朱天昊;温昶煊设计研发完成,并于2023-02-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多航天器交会轨位区间确定方法在说明书摘要公布了:本发明公开的一种多航天器交会轨位区间确定方法,属于航空航天技术领域。本发明实现方法为:根据任务规模和航天器母船的承载能力,设定航天器母船所能携带子飞行器的最大数量。设定航天器母船的部署轨道高度,建立航天器母船释放的子飞行器与目标航天器交会的Lambert问题,根据子飞行器的速度增量能力解得子飞行器可交会范围边界,构建以轨道面夹角为输入、子飞行器可交会范围边界为输出的子飞行器交会范围数据库。利用子飞行器交会范围数据库插值计算单个航天器母船携带的所有子飞行器的最小交会转移相位范围,确定航天器母船覆盖的初始部署轨位区间。重复以上确定航天器母船部署范围的过程,直至所有目标航天器均已确定对应的航天器母船轨位区间。
本发明授权一种多航天器交会轨位区间确定方法在权利要求书中公布了:1.一种多航天器交会的轨位区间确定方法,其特征在于:包括如下步骤, 步骤一:以经典轨道根数描述目标航天器所在位置,选取的目标航天器应近似处在同一圆轨道上,即满足所有目标航天器均在某一标称轨道高度附近,且任意目标航天器间的轨道面夹角应在8°以内;根据任务规模和航天器母船的承载能力,设定航天器母船所能携带子飞行器的最大数量;以航天器母船到达部署位置后同时释放多个子飞行器并使其同时与目标航天器交会为任务模式,在后续步骤中规划出完成所有目标航天器交会所需的航天器母船数量,并相应确定每个航天器母船的初始部署轨位区间; 步骤二:根据实际任务要求设定航天器母船的部署轨道高度,建立航天器母船释放的子飞行器与目标航天器的交会问题;结合子飞行器与目标航天器间的轨道面夹角,求解子飞行器与目标航天器交会的Lambert问题,再根据子飞行器的速度增量能力解得子飞行器可交会范围边界,构建以轨道面夹角为输入、子飞行器可交会范围边界为输出的子飞行器交会范围数据库;由于表征目标航天器位置时,在以标称轨道的基础上又考虑了轨道面夹角,能够提高后续步骤中航天器母船初始部署轨位区间确定的精度;此外,子飞行器交会范围数据库为预先离线构建,能够提高后续步骤三至五航天器母船初始部署轨位区间确定时的计算效率; 步骤三:将目标航天器的实际位置沿地心连线方向投影到标称轨道上,得到目标航天器在标称轨道上的相对相位,建立包含所有目标航天器轨道根数和相对相位的目标池,并按照航天器相对相位升序排序;根据实际任务要求设定航天器母船的部署轨道高度,并将航天器母船的轨道倾角设置为目标航天器的标称轨道倾角;按照单个航天器母船所能携带的子飞行器数量,选定目标池中相应数量的目标航天器,利用步骤二中建立的子飞行器交会范围数据库,插值计算每个子飞行器在其与目标航天器轨道面夹角下的可交会范围;由于使用标称轨道和相对相位表示目标航天器位置,相较于使用轨道根数描述,能够在保证较高精度的前提下减少描述问题所需的变量个数,提高轨位区间确定的计算效率;此外,通过数据库插值计算的方式考虑了轨道面夹角对交会所需速度增量的影响,在保证子飞行器可交会范围计算精度的前提下提高了交会速度增量的计算效率; 步骤四:根据步骤三中得到的子飞行器可交会范围边界,结合目标池中的目标数量和相对相位关系,将当前目标池中第一个目标的相对相位减去子飞行器可交会范围的左边界值作为航天器母船部署相位范围右边界;找出目标池中相对相位不超过航天器母船部署相位范围右边界,且在当前目标池中编号小于等于航天器母船所能携带的子飞行器数量的目标航天器,将其相对相位减去子飞行器可交会范围的右边界值作为航天器母船部署相位范围左边界;根据任务执行时间计算对应的格林时角,将用相对相位表示的航天器母船部署范围转换为轨道根数中的真近点角范围,实现航天器母船的轨位区间的确定; 步骤五:从目标池中去除已安排航天器母船和对应子飞行器执行交会任务的目标,重新构建按剩余目标相对相位升序排列的目标池,重复步骤三和步骤四,直至目标池中没有剩余目标,即完成了航天器母船到达部署位置后同时释放多个子飞行器并使其同时与目标航天器交会此任务模式下,所有航天器母船的分配及航天器母船部署轨位区间的确定,使航天器母船在各自轨位区间中的任意位置释放子飞行器时,均能够实现子飞行器对目标航天器的交会,从而扩展多航天器目标交会任务的灵活性,满足更多航天器在轨服务任务需求。
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