[发明专利]一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法

权利要求书

1.一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、规划绕飞平面，为使绕飞轨迹覆盖目标周围全部空域，进行绕飞轨迹设计时，绕飞平面不能局限在轨道平面内，期望为任意空间平面；

S2、通过规划的绕飞平面建立XYZ轨道坐标系，坐标原点为O；

S3、通过XYZ轨道坐标系定义绕飞平面倾角与绕飞升交点角；

S4、规划绕飞平面内轨迹，绕飞平面内轨迹规划包括轨迹形状、大小、绕飞速度、绕飞初始位置；

S5、根据规划绕飞平面内轨迹设计绕飞椭圆及速度参数、绕飞椭圆拱线方向及绕飞椭圆中心点。

2.如权利要求1所述的一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S3中的所述绕飞平面倾角为绕飞平面与轨道坐标系XOY的夹角或绕飞法线方向与-Z轴夹角，取值为-90°～90°。

3.如权利要求1所述的一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S3的所述绕飞升交点角为绕飞轨迹由+Z方向向-Z方向穿越轨道坐标系XOY面时与OX轴的夹角，角度极性相对于Z轴满足右手定则，取值为0°～360°。

4.如权利要求1所述的一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S2的XYZ轨道坐标系定义如下：

O—坐标原点，空间飞行器质心；

Z轴—由原点指向地心；

X轴—轨道平面内垂直于OZ指向卫星飞行方向；

Y轴—与X轴和Z轴构成右手坐标系。

5.如权利要求1所述的一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S5的所述绕飞椭圆，通过假设所述绕飞椭圆椭圆两条轴线分别在X和Y轴上，该表达式为：

上式中，R₁为椭圆长半轴，绕飞半径1；

R₂为椭圆短半轴，绕飞半径2；

ω为绕飞角速度，通过绕飞时间长度T和绕飞圈数n决定：

为绕飞初始相位角，通过该变量，可以设定不同的初始绕飞位置。

6.如权利要求5所述的一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，所述绕飞椭圆中的R₁和R₂相同时，绕飞轨迹为圆；当R₁和R₂不同时，绕飞轨迹为椭圆；通过调整R₁和R₂的比例可以对绕飞偏心率进行设置；通过调整R₁和R₂大小可以对绕飞椭圆大小进行设置。

7.如权利要求1所述的一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S5的所述绕飞椭圆拱线包括绕飞椭圆拱线幅角，在绕飞平面内，绕飞椭圆长半轴指向可能会有不同，参考轨道6要素中的近地点幅角，设计参数ω_fa为绕飞椭圆拱线幅角，即绕Z轴旋转角度。

8.如权利要求1所述的一种空间飞行器全方位绕飞轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S5的所述绕飞椭圆中心点设计为：考虑绕飞对象处于绕飞轨迹的中心位置，为了进一步增加灵活性来满足特定任务的需求，设定绕飞中心参数Xo、Yo及Zo。