[发明专利]基于速度增量走廊的小天体高速撞击末制导方法

权利要求书

1.基于速度增量走廊的小天体高速撞击末制导方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、星载计算机根据导航测量结果，每隔一段固定时间对当前时刻的速度增量进行一次粗预测；

步骤二、确定预测增量在速度增量走廊中所处的位置；

将当前速度增量走廊中极限速度增量和警戒速度增量与步骤一中实时预测的速度增量对比，通过对比确定预测增量在速度增量走廊中所处的位置；

步骤三、对当前时刻的速度增量进行精预测，并实施轨道机动；

当粗预测速度增量超过警戒速度增量，但小于极限速度增量时，代表当前状态需要实施轨道修正机动，且该机动在撞击发生前完成；此时再进行一次精预测，得到精确速度增量后开机实施修正；

步骤四、对当前时刻的速度增量进行精预测，并实施轨道机动，直到撞击发生；

当粗预测速度增量超过极限速度增量时，代表当前状态需要实施轨道修正机动，且该机动不能在撞击发生前完成；此时再进行一次精预测，得到精确速度增量后开机实施修正；此过程与步骤三完全一致，唯一区别在于该次机动将一直持续到完成撞击为止，实现基于速度增量走廊的小天体高速撞击末制导。

2.如权利要求1所述的基于速度增量走廊的小天体高速撞击末制导方法，其特征在于：步骤一实现方法为，

根据探测器自主光学导航系统测量的当前探测器所处位置与速度信息，通过动力学方程递推，得到当前状态下无控飞行至撞击平面时的撞击偏差，根据撞击偏差计算当前轨道修正所需的速度增量。

3.如权利要求2所述的基于速度增量走廊的小天体高速撞击末制导方法，其特征在于：步骤一的具体实现方法为，

在目标小天体B平面坐标系中，按如下公式建立动力学方程：

其中r为撞击器位置，m为撞击器质量，μ为主天体引力系数，s_i为次要天体位置，μ_i为次要天体引力系数；P为太阳光压各项系数的乘积，A为撞击器受垂直光照的有效面积，s_sun为太阳位置，该项也包含在s_i中；F为控制力，n为未建模扰动力；

定义撞击器状态矢量为X＝[r_S,r_T,r_R,v_S,v_T,v_R]^T，分别为撞击器在B平面内三轴的位置和速度；因此将式(1)的动力学方程写为如下形式：

记撞击器的真实状态为X_n，修正后状态为X_c，初始时刻分别记为X_n0和X_c0，在X_n处对式(2)进行Taylor展开并保留一次项：

由于令ΔX＝X_c-X_n，初始时刻记ΔX₀＝X_c0-X_n0作为修正后轨迹和当前轨迹的状态差值，则有

将上式递推至终端时刻有ΔX_f＝ΦΔX₀，其中Φ(0)＝I_6×6，因此有

Δr_f＝Φ(1:3,1:3)Δr₀+Φ(1:3,4:6)Δv₀ (5)

其中Δr为撞击器位置偏差，Δv为速度偏差，若令Δr_f为预测撞击点与期望撞击点的偏差，则Δv₀就是当前应通过脉冲机动修正的速度偏差；由于位置量的连续性，Δr₀＝0，因此速度增量写为：

Δv₀＝Φ(1:3,4:6)^-1Δr_f (6)

由于速度修正机动会造成初始状态的改变，因此应对机动后的状态再次进行上述递推计算，重复迭代直到预测撞击精度满足要求，即完成对当前时刻的速度增量Δv₀的一次粗预测。