1.一种基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,所述方法用于实现目标航天器和跟踪航天器的安全飞行控制,所述方法包括:
将目标航天器简化为最小外包络椭球,利用碰撞概率密度函数计算碰撞概率;
基于碰撞概率,将目标航天器的外区域由远至近依次划分为非规避区、安全机动区和终端接近区;
当跟踪航天器位于非规避区时,跟踪航天器不做避障控制;当跟踪航天器位于安全机动区时,利用改进等碰撞概率线法生成避障控制力,根据避障控制力对跟踪航天器进行避障控制;当跟踪航天器位于终端接近区时,利用自适应混合高斯模型法生成避障控制力,根据避障控制力对跟踪航天器进行避障控制。
2.根据权利要求1所述的基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,碰撞概率密度函数为:
其中,pc(r1-t)表示碰撞概率,r1-t=[xt,yt]t表示t时刻跟踪航天器在目标航天器的轨道坐标系下的相对位置,xt和yt分别表示t时刻跟踪航天器在轨道坐标系的x方向和y方向上的坐标,
3.根据权利要求1所述的基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,非规避区包括绝对安全区、远距离接近区和相位调整区;
绝对安全区为碰撞概率在1×10-5以下的区域,当跟踪航天器位于绝对安全区时,跟踪航天器不做避障控制,以第一设定时间间隔计算跟踪航天器当前所在位置对应的碰撞概率;
远距离接近区为碰撞概率大于1×10-5且小于1×10-4的区域,当跟踪航天器位于远距离接近区时,跟踪航天器不做避障控制,以第二设定时间间隔计算跟踪航天器当前所在位置对应的碰撞概率;
相位调整区为碰撞概率在1×10-4以上且满足以下公式2的区域,当跟踪航天器位于相位调整区时,跟踪航天器不做避障控制,以第三设定时间间隔计算跟踪航天器当前所在位置对应的碰撞概率;
其中,xt和yt分别表示t时刻跟踪航天器在目标航天器的轨道坐标系的x方向和y方向上的坐标,d7表示安全机动区的作用范围。
4.根据权利要求3所述的基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,第三设定时间间隔小于第二设定时间间隔,第二设定时间间隔小于第一设定时间间隔。
5.根据权利要求1或3所述的基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,安全机动区为满足以下公式3的区域,当跟踪航天器位于安全机动区时,利用改进等碰撞概率线法生成避障控制力,根据避障控制力对跟踪航天器进行避障控制;
其中,xt和yt分别表示t时刻跟踪航天器在目标航天器的轨道坐标系的x方向和y方向上的坐标,d7表示安全机动区的作用范围,d0表示等碰撞概率线作用区域的半径。
6.根据权利要求5所述的基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,当跟踪航天器位于安全机动区时,避障控制力利用以下公式6和公式7计算;
其中,frepel表示避障控制力,
7.根据权利要求1、3或5所述的基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,终端接近区为满足以下公式9的区域,当跟踪航天器位于终端接近区时,利用自适应混合高斯模型法生成避障控制力,根据避障控制力对跟踪航天器进行避障控制;
其中,xt和yt分别表示t时刻跟踪航天器在目标航天器的轨道坐标系的x方向和y方向上的坐标,d0表示等碰撞概率线作用区域的半径。
8.根据权利要求7所述的基于飞行安全区法的航天器集群飞行控制方法,其特征在于,当跟踪航天器位于终端接近区时,避障控制力利用以下公式11和公式12计算;
其中,frepel表示避障控制力,v2(r1-t,cδx,θk)表示排斥力函数,r1-t表示t时刻跟踪航天器在目标航天器的轨道坐标系下的相对位置,