基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法及系统与流程

文档序号:22248425发布日期:2020-09-18 12:19阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,其特征在于,该方法包括:步骤s10,获取目标天体相对于探测器的视线矢量序列;通过星历获取目标天体的位置,通过自主导航获取探测器的位置;步骤s20,以所述视线矢量序列为源数据,通过数值微分和滤波方法计算目标天体相对于探测器的当前视线角速度;步骤s30,基于所述目标天体的位置以及探测器的位置,构建非等值和非平行引力场中目标天体与探测器的相对动力学模型;步骤s40,以当前目标天体的位置和速度以及探测器的位置和速度作为所述相对动力学模型的初值,并进行所述相对动力学模型的积分,获得目标天体相对于探测器的需用视线角速度;步骤s50,基于目标天体相对于探测器的当前视线角速度与需用视线角速度的差,结合探测器与目标天体的相对位置矢量,计算探测器的当前待增速度矢量;步骤s60,基于所述当前待增速度矢量进行探测器控制直至所述探测器成功撞击目标天体。

2.根据权利要求1所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,其特征在于,步骤s10中“目标天体相对于探测器的视线矢量序列”通过设置于探测器的光学相机获取;所述光学相机按固定周期对所述目标天体成像;所述探测器,其姿态控制系统通过控制所述探测器的姿态使得所述目标天体在所述光学相机的视场内。

3.根据权利要求1所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,其特征在于,所述视线矢量序列包括设定时间内两个或两个以上时刻对应的视线矢量。

4.根据权利要求1所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,其特征在于,所述数值微分为拉格朗日插值微分或最小二乘多项式拟合微分;所述滤波为低通滤波。

5.根据权利要求1所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,其特征在于,所述非等值和非平行引力场中探测任务期间内中心引力场引力的变化不可忽略,探测器与目标天体的引力加速度差异不可忽略。

6.根据权利要求3所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,其特征在于,步骤s50中“探测器与目标天体的相对位置矢量”,其获取方法为:若所述探测器与目标天体的绝对位置矢量精确已知,则基于探测器和目标天体的绝对位置矢量计算获取其相对位置矢量;若所述探测器与目标天体的绝对位置矢量非精确已知,则通过光学相机获取的目标天体相对于探测器的视线矢量获取其相对位置矢量。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,其特征在于,步骤s50之后还包括:设置待增速度矢量的下限阈值,并执行:若待增速度矢量低于或等于设定下限阈值,则不进行探测器的调整,探测器继续按照原来的速度飞行;若待增速度矢量高于设定下限阈值,则调整探测器的速度。

8.一种基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制系统,其特征在于,基于权利要求1-7任一项所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法,该系统包括输入模块、微分及滤波模块、动力学模型构建模块、需用视线角速度计算模块、待增速度矢量计算模块和探测器控制模块;所述输入模块,配置为获取目标天体相对于探测器的视线矢量序列;通过星历获取目标天体的位置,通过自主导航获取探测器的位置;所述微分及滤波模块,配置为以所述视线矢量序列为源数据,通过数值微分和滤波方法计算目标天体相对于探测器的当前视线角速度;所述动力学模型构建模块,配置为基于所述目标天体的位置以及探测器的位置,构建非等值和非平行引力场中目标天体与探测器的相对动力学模型;所述需用视线角速度计算模块,配置为以当前目标天体的位置和速度以及探测器的位置和速度作为所述相对动力学模型的初值,并进行所述相对动力学模型的积分,获得目标天体相对于探测器的需用视线角速度;所述待增速度矢量计算模块,配置为基于目标天体相对于探测器的当前视线角速度与需用视线角速度的差,结合探测器与目标天体的相对位置矢量,计算探测器的当前待增速度矢量;所述探测器控制模块,配置为基于所述当前待增速度矢量进行探测器控制直至所述探测器成功撞击目标天体。

9.一种存储装置,其中存储有多条程序,其特征在于,所述程序适于由处理器加载并执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法。

10.一种处理装置,包括处理器,适于执行各条程序;以及存储装置,适于存储多条程序;其特征在于,所述程序适于由处理器加载并执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法。


技术总结
本发明属于航空航天技术领域,具体涉及了一种基于比例导引的非平行引力场深空撞击控制方法及系统,旨在解决现有技术无法实现非等值非平行引力场中探测器高精度比例导引的问题。本发明包括:获取目标天体相对探测器的视线矢量序列;通过数值微分和滤波计算目标天体相对于探测器的当前视线角速度;构建非等值非平行引力场中目标天体与探测器的相对动力学模型;以探测器和目标天体的位置和速度为模型初值,通过积分获取需用视线角速度;以当前视线角速度与需用视线角速度的差,结合探测器与目标天体的相对位置矢量计算待增速度矢量,进行探测器控制。本发明适用于非等值非平行引力场环境,保证探测器导引精度与导引效率,减少燃料消耗。

技术研发人员:韩柠;王云财;张松涛;衣样;刘辉
受保护的技术使用者:北京控制与电子技术研究所
技术研发日:2020.08.11
技术公布日:2020.09.18
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