[发明专利]一种地面验证系统及追踪航天器的轨迹规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及可机动逃逸航天器抓捕与回收研究领域，具体涉及一种地面验证系统及追踪航天器的轨迹规划方法。

背景技术

随着航天技术的发展，航天器的用途更加广泛，随之而来的，失控航天器回收成为研究的一个热点，其中，对失控航天器进行抓捕是有效的解决手段。在实施抓捕过程中，目标航天器处于失控状态，可能会出现自机动的现象，所以追踪航天器相对于机动目标接近的轨迹规划问题是研究的重点，同时也是控制、导航等分系统设计的基础。然而常规的航天器轨迹规划多是针对于合作目标的，缺乏对目标机动问题的考虑，这显然不适用于问题的解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地面验证系统及追踪航天器的轨迹规划方法，具有机动目标路径预测及避障功能，并且燃料消耗较优，接近时间短。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种地面验证系统，其特点是，包含：

数据输入与约束选择单元，其输入端用于输入系统输入量；

视觉测量算法单元，其输入端与所述数据输入与约束选择单元的输出端连接；

追踪航天器动力学与控制单元，其输入端与所述数据输入与约束选择单元的输出端连接；

追踪航天器路径规划单元，其输入端分别与所述数据输入与约束选择单元、视觉测量算法单元及追踪航天器动力学与控制单元的输出端连接；

显示单元，其输入端分别与追踪航天器动力学与控制单元及追踪航天器路径规划单元的输出端连接；其中

所述的追踪航天器动力学与控制单元与追踪航天器路径规划单元之间的传输链路为双向传输链路；

所述的显示单元用于显示追踪航天器规划和实际位置与姿态。

所述的地面验证系统还包含一机动目标轨迹预测单元，所述的机动目标轨迹预测单元的输入端与所述视觉测量算法单元的输出端连接，输出端与所述追踪航天器路径规划单元的输入端连接。

所述的系统输入量包含追踪航航天器的初始位置与姿态信息、目标航天器的位置与姿态信息、机动信息及空间约束选择信息。

所述的追踪航天器路径规划单元中包含一避障模块。

一种追踪航天器的轨迹规划方法，用于合作目标接近与抓捕过程中，其特点是，包含以下步骤：

在数据输入与约束选择单元中输入追踪航航天器的初始位置与姿态信息、目标航天器的位置与姿态信息及空间约束选择信息；

视觉测量算法单元对数据输入与约束选择单元中的目标航天器的位置与姿态信息进行处理，获得目标航天器的初始位置与初始姿态测量信息；

追踪航天器动力学与控制单元对数据输入与约束选择单元中的追踪航航天器的初始位置与姿态信息进行处理，获得追踪航天器的位置与姿态信息；

追踪航天器路径规划单元根据目标航天器的初始位置与初始姿态测量信息、追踪航天器的位置与姿态信息及空间约束选择信息，获得追踪航天器最优规划路径；

追踪航天器动力学与控制单元根据追踪航天器最优运动路径，控制追踪航天器按照最优规划路径进行运动；

将追踪航天器最优规划路径及追踪航天器的运动路径在显示单元上显示。

一种追踪航天器的轨迹规划方法，用于机动目标接近与抓捕过程中，其特点是，包含以下步骤：

在数据输入与约束选择单元中输入追踪航航天器的初始位置与姿态信息、目标航天器的位置与姿态信息、机动信息及空间约束选择信息；

视觉测量算法单元采用预设测量算法对数据输入与约束选择单元中的目标航天器的位置与姿态信息进行处理，获得目标航天器的初始位置与初始姿态测量信息；

追踪航天器动力学与控制单元对数据输入与约束选择单元中的追踪航航天器的初始位置与姿态信息进行处理，获得追踪航天器的位置与姿态信息；

机动目标轨迹预测单元采用预设预测算法对数据输入与约束选择单元中的机动信息进行处理，获得目标逃逸路径预测信息；

追踪航天器路径规划单元采用预设规划算法对目标航天器的初始位置与初始姿态测量信息、追踪航天器的位置与姿态信息、目标逃逸路径预测信息及空间约束选择信息进行处理，获得追踪航天器最优规划路径；

追踪航天器动力学与控制单元根据追踪航天器最优运动路径，控制追踪航天器按照最优规划路径进行运动；

将追踪航天器规划和实际位置与姿态，在显示单元上显示出来。

所述的预设测量算法为视觉测量加惯性敏感器修正的方法。

所述的预设预测算法为EKF算法。

所述的预设规划算法为基于导航点的多脉冲轨迹规划算法。