【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器，尤其涉及一种基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法。
技术介绍
1、目前，在进行航天器轨迹优化时，通常采用直接法和间接法获得相应数值解。然而，间接法的求解精度虽然较高，但是需构建和求解相关哈密顿函数且收敛域较小，计算耗时长；直接法处理非线性约束的能力虽然较强，但是容易陷入局部最优解，且对初始条件敏感，特别对具有复杂动态和严格约束的问题，直接法可能面临收敛困难。在求解航天器躲避监视卫星集群这类具有复杂时变约束的非线性规划问题，直接法和间接法均存在较大的局限性。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本专利技术提供一种基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、提供了一种基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，包括：
4、构建用于描述航天器相对运动的坐标系，建立航天器轨道动力学模型；
5、根据监视卫星集群的态势感知能力，构建航天器隐蔽机动过程对应的态势感知约束；
6、构建航天器隐蔽机动过程对应的控制能力约束、边界条件约束和性能指标；
7、基于航天器轨道动力学模型、以及航天器隐蔽机动过程对应的态势感知约束、控制能力约束、边界条件约束和性能指标，构建航天器隐蔽机动轨迹规划模型；
8、利用贝塞尔曲线，将航天器的位置参数、速度参数和控制参数分别转化为代数方程；
9、选取贝塞尔曲线的阶数和配点数，基于航天器隐
10、求解离散形式的航天器隐蔽机动轨迹规划模型，获取航天器在开始位置至终端位置之间的状态变量和控制变量。
11、在一些可选的实施方式中，以位于航天器的运行轨道上的预设虚拟参考点作为原点，以沿预设虚拟参考点与地球地心的连线方向，且指向远离地球地心的方向作为 x轴方向，以在航天器的运行轨道平面内，且与 x轴垂直并指向航天器的飞行方向的方向作为 y轴方向，以垂直于航天器的运行轨道平面，且与轨道角动量方向一致的方向作为 z轴方向，构建lvlh坐标系，采用lvlh坐标系作为用于描述航天器相对运动的坐标系。
12、在一些可选的实施方式中，航天器轨道动力学模型表示为：
13、；
14、其中，、、分别表示、、关于时间的二阶导数，分别表示航天器位置在lvlh坐标系 x轴、 y轴和 z轴下的分量，、分别表示、关于时间的一阶导数，表示航天器的角速度，分别表示航天器控制加速度在lvlh坐标系 x轴、 y轴和 z轴下的分量。
15、在一些可选的实施方式中，态势感知约束包括监视卫星光学约束和监视卫星雷达约束，监视卫星光学约束包括：光学传感器视场角约束，监视卫星雷达约束包括：雷达探测俯仰角约束、雷达探测偏航角约束、雷达探测距离约束。
16、在一些可选的实施方式中，所述控制能力约束表示为：
17、；
18、其中，表示航天器在lvlh坐标系下的控制加速度矢量，，表示航天器发动机能够提供的最大控制加速度，表示向量的2范数。
19、在一些可选的实施方式中，所述边界条件约束表示为：
20、；
21、其中，表示开始时刻，、和分别表示给定的航天器隐蔽机动开始时刻、开始位置和开始时刻速度，和分别表示航天器在开始时刻的位置和速度，表示给定的航天器隐蔽机动终端位置，表示航天器在终端时刻的位置，表示给定的航天器隐蔽机动终端速度，表示航天器在终端时刻的速度。
22、在一些可选的实施方式中，性能指标包括时间最短或最小速度增量；
23、时间最短性能指标表示为：
24、；
25、最小速度增量性能指标表示为：
26、；
27、其中，、分别表示时间最短性能函数、最小速度增量性能函数，表示时间变量。
28、在一些可选的实施方式中，航天器隐蔽机动轨迹规划模型表示为：
29、
30、；
31、其中，表示第 i个监视卫星的光学传感器观测矢量，表示航天器相对第 i个监视卫星的位置矢量，表示第 i个监视卫星的光学传感器的最大视场角，表示的转置，表示向量的2范数，表示反余弦函数计算，分别表示第 i个监视卫星位置在lvlh坐标系 x轴、 y轴和 z轴下的分量，表示航天器与第 i个监视卫星在lvlh坐标系 x轴方向上的距离，表示航天器与第 i个监视卫星在lvlh坐标系 y轴方向上的距离，表示航天器与第 i个监视卫星在lvlh坐标系 z轴方向上的距离，表示第 i个监视卫星雷达与航天器连线的俯仰角，表示反正切函数计算，表示监视卫星雷达探测俯仰角搜索范围，表示第 i个监视卫星雷达与航天器连线的偏航角，表示监视卫星雷达探测偏航角搜索范围，表示第 i个监视卫星与航天器的距离，表示监视卫星雷达最大探测距离，表示监视卫星集群态势感知约束，表示监视卫星集群无法探测到航天器，表示监视卫星集群探测到航天器，表示第 i个监视卫星态势感知约束，表示第 i个监视卫星无法探测到航天器，表示第 i个监视卫星探测到航天器，表示监视卫星集群中的监视卫星数量，和分别表示第 i个监视卫星光学约束和第 i个监视卫星雷达约束，表示第 i个监视卫星光学传感器无法探测到航天器，对应的不等式成立时，，对应的不等式不成立时，，表示第 i个监视卫星雷达无法探测到航天器，表示第 i个监视卫星雷达探测俯仰角约束，对应的不等式成立时，，对应的不等式不成立时，，表示第 i个监视卫星雷达探测偏航角约束，对应的不等式成立时，，对应的不等式不成立时，，表示第 i个监视卫星雷达探测距离约束，对应的不等式成立时，，对应的不等式不成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，以位于航天器的运行轨道上的预设虚拟参考点作为原点，以沿预设虚拟参考点与地球地心的连线方向，且指向远离地球地心的方向作为x轴方向，以在航天器的运行轨道平面内，且与x轴垂直并指向航天器的飞行方向的方向作为y轴方向，以垂直于航天器的运行轨道平面，且与轨道角动量方向一致的方向作为z轴方向，构建LVLH坐标系，采用LVLH坐标系作为用于描述航天器相对运动的坐标系。
3.根据权利要求2所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，航天器轨道动力学模型表示为：
4.根据权利要求3所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，态势感知约束包括监视卫星光学约束和监视卫星雷达约束，监视卫星光学约束包括：光学传感器视场角约束，监视卫星雷达约束包括：雷达探测俯仰角约束、雷达探测偏航角约束、雷达探测距离约束。
5.根据权利要求4所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，
6.根据权利要求5所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，所述边界条件约束表示为：
7.根据权利要求6所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，性能指标包括时间最短或最小速度增量；
8.根据权利要求7所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，航天器隐蔽机动轨迹规划模型表示为：
9.根据权利要求8所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，航天器的位置参数对应的代数方程表示为：
10.根据权利要求9所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，离散形式的航天器隐蔽机动轨迹规划模型表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，以位于航天器的运行轨道上的预设虚拟参考点作为原点，以沿预设虚拟参考点与地球地心的连线方向，且指向远离地球地心的方向作为x轴方向，以在航天器的运行轨道平面内，且与x轴垂直并指向航天器的飞行方向的方向作为y轴方向，以垂直于航天器的运行轨道平面，且与轨道角动量方向一致的方向作为z轴方向，构建lvlh坐标系，采用lvlh坐标系作为用于描述航天器相对运动的坐标系。
3.根据权利要求2所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，航天器轨道动力学模型表示为：
4.根据权利要求3所述的基于贝塞尔曲线的航天器隐蔽机动轨迹规划方法，其特征在于，态势感知约束包括监视卫星光学约束和监视卫星雷达约束，监视卫星光学约束包括：光学传感器视场角约束，监视卫星...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑中旭，周恒，陈荣，王璟贤，董默楠，白玉铸，赵勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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