一种多约束姿态机动规避方法技术

本发明专利技术公开一种多约束姿态机动规避方法，包括：根据飞行器上相对测量单机输出的高低角和方位角获取飞行器与危险源的相对位置单位矢量；根据飞行器上第一星敏感器的安装位置和第二星敏感器的安装位置计算第一星敏感器与第二星敏感器平分面的法线；根据飞行器与危险源的相对位置单位矢量和第一星敏感器与第二星敏感器平分面的法线计算旋转轴单位矢量；根据旋转轴单位矢量，对飞行器引入闭环姿态控制，以使飞行器规避所述危险源；且闭环姿态控制包括飞行器的控制角速度和控制姿态角。本发明专利技术可以快速感知危险源来袭方向，并对飞行器引入闭环姿态控制，以使飞行器可以规避危险源，从而使飞行器不被外部危险源损伤。从而使飞行器不被外部危险源损伤。从而使飞行器不被外部危险源损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种多约束姿态机动规避方法


[0001]本专利技术涉及飞行器控制
，尤其涉及一种多约束姿态机动规避方法。

技术介绍

[0002]现有的姿态机动技术主要用于实现飞行器从一种空间指向姿态到达另外一种空间指向姿态，并未考虑存在各种约束的同时，要求快速规避危险源定点集中伤害的情况，致使飞行器易被外部危险源损伤。因此，针对多种约束条件下要求飞行器持续规避来自危险源的定点集中伤害，成为保证飞行器可靠性研究的重点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种多约束姿态机动规避方法，可以快速感知危险源来袭方向，并对飞行器引入闭环姿态控制，以使飞行器可以规避危险源，从而使飞行器不被外部危险源损伤。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种多约束姿态机动规避方法，包括：
[0006]根据飞行器上相对测量单机输出的高低角和方位角获取飞行器与危险源的相对位置单位矢量；
[0007]根据所述飞行器上第一星敏感器的安装位置和第二星敏感器的安装位置计算所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线；
[0008]根据所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量和所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线计算旋转轴单位矢量；
[0009]根据所述旋转轴单位矢量，对所述飞行器引入闭环姿态控制，以使所述飞行器规避所述危险源；且所述闭环姿态控制包括所述飞行器的控制角速度和控制姿态角。
[0010]可选的，根据飞行器上相对测量单机输出的高低角和方位角获取飞行器与危险源的相对位置单位矢量的步骤包括：
[0011]根据所述相对测量单机输出的高低角和方位角计算单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；
[0012]对单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置进行转换，以得到本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；
[0013]对本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置进行矢量归一化处理，以得到所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量。
[0014]可选的，单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置采用如下公式进行计算：
[0015][0016]其中，R
s
为单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；α为所述相对测量单机输出的方位角；β为所述相对测量单机输出的高低角；ρ为所述相对测量单机输出的相对距离；
[0017]本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置采用如下公式进行计算：
[0018]R
b
＝A
b
←
s
×
R
s
[0019]其中，R
b
为本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；A
b
←
s
为所述相对测量单机的单机测量系至本体系的旋转矩阵；
[0020]所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量采用如下公式进行计算：
[0021][0022]其中，L
b
为所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量；r
bx
、r
by
、r
bz
分别为本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置R
b
的三轴分量。
[0023]可选的，根据所述飞行器上第一星敏感器的安装位置和第二星敏感器的安装位置计算所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线的步骤包括：
[0024]根据所述第一星敏感器的安装位置计算所述第一星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量；以及根据所述第二星敏感器的安装位置计算所述第二星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量；
[0025]根据所述第一星敏感器的光轴和所述第二星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量计算所述第一星敏感器和所述第二星敏感器光轴之间的平分线；
[0026]根据所述第一星敏感器和所述第二星敏感器光轴之间的平分线计算所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线。
[0027]可选的，所述第一星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量采用如下公式进行计算：
[0028][0029]其中，STA
b
为所述第一星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量；为所述第一星敏感器的单机测量系至本体系的旋转矩阵；
[0030]所述第二星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量采用如下公式进行计算：
[0031][0032]其中，STB
b
为所述第二星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量；为所述第二星敏感器的单机测量系至本体系的旋转矩阵。
[0033]所述第一星敏感器和所述第二星敏感器光轴之间的平分线采用如下公式进行计算：
[0034][0035]其中，STave
b
为所述第一星敏感器和所述第二星敏感器光轴之间的平分线；
[0036]所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线采用如下公式进行计算：
[0037]n1＝(STA
b
×
STB
b
)
×
STave
b
[0038]其中，n1为所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线。
[0039]可选的，根据所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量和所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线计算旋转轴单位矢量的步骤包括：
[0040]根据所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量和所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线计算旋转轴；
[0041]对所述旋转轴进行矢量归一化处理，以得到所述旋转轴单位矢量。
[0042]可选的，所述旋转轴采用如下公式进行计算：
[0043]XJ
b
＝n1×
L
b
[0044]其中，XJ
b
为所述旋转轴；
[0045]所述旋转轴单位矢量采用如下公式进行计算：
[0046][0047][0048][0049][0050]其中，Xj
b
为所述旋转轴单位矢量；Xj
bx
、Xj
by
、Xj
bz
分别为所述旋转轴单位矢量中的行向量；XJ
bx
、XJ
by
、XJ
bz
分别为所述旋转轴XJ
b
在本体系下的三轴分量。
[0051]可选的，根据所述旋转轴单位矢量，对所述飞行器引入闭环姿态控制的步骤包括：
[0052]根据所述旋转轴单位矢量计算所述飞行器旋转时的目标角速度；
[0053]根据惯性角速度和所述飞行器旋转时的目标角速度获取所述飞行器的控制角速
度，且所述飞行器的控制姿态角为0。
[0054]可选的，所述飞行器旋转时的目标角速度采用如下公式进行计算：
[0055]w_aim＝w
T...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多约束姿态机动规避方法，其特征在于，包括：根据飞行器上相对测量单机输出的高低角和方位角获取飞行器与危险源的相对位置单位矢量；根据所述飞行器上第一星敏感器的安装位置和第二星敏感器的安装位置计算所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线；根据所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量和所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线计算旋转轴单位矢量；根据所述旋转轴单位矢量，对所述飞行器引入闭环姿态控制，以使所述飞行器规避所述危险源；且所述闭环姿态控制包括所述飞行器的控制角速度和控制姿态角。2.如权利要求1所述的多约束姿态机动规避方法，其特征在于，根据飞行器上相对测量单机输出的高低角和方位角获取飞行器与危险源的相对位置单位矢量的步骤包括：根据所述相对测量单机输出的高低角和方位角计算单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；对单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置进行转换，以得到本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；对本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置进行矢量归一化处理，以得到所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量。3.如权利要求2所述的多约束姿态机动规避方法，其特征在于，单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置采用如下公式进行计算：其中，R
s
为单机测量系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；α为所述相对测量单机输出的方位角；β为所述相对测量单机输出的高低角；ρ为所述相对测量单机输出的相对距离；本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置采用如下公式进行计算：R
b
＝A
b
←
s
×
R
s
其中，R
b
为本体系下所述飞行器与所述危险源的相对位置；A
b
←
s
为所述相对测量单机的单机测量系至本体系的旋转矩阵；所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量采用如下公式进行计算：其中，L
b
为所述飞行器与所述危险源的相对位置单位矢量；r
bx
、r
by
、r
bz
分别为本体系下
所述飞行器与所述危险源的相对位置R
b
的三轴分量。4.如权利要求3所述的多约束姿态机动规避方法，其特征在于，根据所述飞行器上第一星敏感器的安装位置和第二星敏感器的安装位置计算所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线的步骤包括：根据所述第一星敏感器的安装位置计算所述第一星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量；以及根据所述第二星敏感器的安装位置计算所述第二星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量；根据所述第一星敏感器的光轴和所述第二星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量计算所述第一星敏感器和所述第二星敏感器光轴之间的平分线；根据所述第一星敏感器和所述第二星敏感器光轴之间的平分线计算所述第一星敏感器与所述第二星敏感器平分面的法线。5.如权利要求4所述的多约束姿态机动规避方法，其特征在于，所述第一星敏感器的光轴在本体系下的坐标矢量采用如下公式进行计算：其中，STA
b
为所述第一星敏感器的光轴在本体系下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张召弟，董晋芳，黄用，于皓，程浩，郭雯婷，李剑文，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：