[发明专利]面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法

权利要求书

1.面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：以GEO目标卫星为在轨服务对象，将两个空间机器人分别设为主星和子星，设计主星和子星编队飞行构型及轨道参数；轨道参数包括轨道半长轴a、轨道偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角ω、过近地点时刻t_p；

S2：根据地心惯性坐标系下卫星相对轨道动力学模型，建立自主导航系统状态模型；

S3：根据步骤S1计算主星和子星相对距离，判断子星是否满足星敏感器观测距离要求：如果满足，则进入步骤S4；否则，进入步骤S12；

S4：根据步骤S1解算太阳、地球和子星三者的位置关系，判断子星是否处在太阳光照区：如果是，则进入步骤S5；否则，进入步骤S12；

S5：根据步骤S1解算地球、主星和子星三者的位置关系，判断地球否进入星敏感器视场：如果是，则进入步骤S6；否则，进入步骤S12；

S6：根据步骤S1计算子星可视星等，判断子星可视星等是否小于星敏感器可观测阈值：如果是，则进入步骤S7；否则，进入步骤S12；

S7：根据步骤S1计算主星相对子星方向矢量与星敏感器光轴指向夹角，判断子星是否在星敏感器视场范围内：如果是，则进入步骤S8；否则，通过万向轴调整星敏感器光轴指向，再次按照步骤S7判断子星是否在星敏感器视场范围内，是则进入步骤S8，否则进入S12；

S8：根据步骤S7计算子星在星敏感器二维像面阵坐标，判断子星是否在星敏感器二维像面阵内：如果是，则进入步骤S9；否则，进入步骤S12；

S9：计算主星相对子星的理论方向矢量、方位角以及俯仰角；

S10：调整星敏感器真实光轴指向与理论方向矢量一致，对子星进行真实观测，计算子星相对卫星真实方向矢量，建立以单位方向矢量和距离为观测量的观测方程；

S11：对步骤S2所建立的状态模型和步骤S10所建立的观测方程离散化，利用Unscented卡尔曼滤波算法估计卫星位置和速度；

S12：结束观测。

2.根据权利要求1所述的面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于：所述步骤S2中，建立自主导航系统状态模型的过程如下：

在地心惯性坐标系下，当主星位置距离大于子星与主星相对距离的时候，建立卫星相对目标子星轨道动力学模型：

其中，δr⁽¹⁰⁾为主星相对子星方向矢量，δv⁽¹⁰⁾为主星相对子星速度矢量，为卫星位置随时间的一阶导数，为卫星速度随时间的一阶导数，r⁽⁰⁾为主星位置矢量，μ_e为地球引力常数，a_f为摄动加速度；

定义状态变量x＝[(δr⁽¹⁰⁾)^T(δv⁽¹⁰⁾)^T]^T，建立自主导航系统状态模型；

其中，f为系统非线性连续状态转移函数，w_t为状态噪声。

3.根据权利要求1所述的面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于：所述步骤S3中，判断子星否满足星敏感器观测距离要求的过程如下：计算主星相对子星距离δr⁽¹⁰⁾，判断δr⁽¹⁰⁾是否满足式(3)所示的条件：

L_min≤δr⁽¹⁰⁾≤L_max (3)

其中，δr⁽¹⁰⁾＝|δr⁽¹⁰⁾|＝|r⁽¹⁾-r⁽⁰⁾|，r⁽⁰⁾为主星位置矢量，r⁽¹⁾为子星位置矢量，L_min星间观测所需最小距离，L_max为星间观测所需最大距离。