[发明专利]一种基于投掷击打接取的空间被动物体转移方法

说明书

本发明公开了一种基于投掷击打接取的空间被动物体转移方法，包括以下步骤：步骤1：根据被动物体当前位置和目标位置之间的遮挡情况，确定抛接方案；步骤2：根据所有服务卫星当前位置、任务能量和时间约束，选取参与任务的服务卫星及击打点的范围；步骤3：基于选取的服务卫星，优化得到击打点位置和各服务卫星的参考轨迹；步骤4：基于优化获得的参考轨迹，生成扩展的参考轨迹；步骤5：执行步骤1中确定的抛接方案，跟踪扩展参考轨迹，实现被动物体的转移。本发明通过调动不同的服务卫星进行移动被动物体，不再需要服务卫星长时间长路程的进行移动，能够降低系统的整体能耗。

技术领域

本发明属于空间目标转移技术领域，具体属于一种基于投掷击打接取的空间被动物体转移方法。

背景技术

随着空间站的功能不断扩展，空间站的体积不断增大，在一些站外维修装配工作中，零部件仓与作业面的距离已经超出了空间站机械臂的工作空间。

现有的解决方式有两类，一类是在空间站外表面设置轨道供机械臂移动，一类是利用伴飞的服务卫星将物体拖至作业面。由于空间站是由不同时期，不同规格的舱段拼接组成，第一类方法难以应用。第二类方法需要服务卫星反复运动，增加了能耗。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于投掷击打接取的空间被动物体转移方法，解决目前空间站的站外维修装配工作中，零部件仓的转移，需要服务卫星反复运动，能耗较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于投掷击打接取的空间被动物体转移方法，包括以下步骤：

步骤1：根据被动物体当前位置和目标位置之间的遮挡情况，确定抛接方案；

步骤2：根据所有服务卫星当前位置、任务能量和时间约束，选取参与任务的服务卫星及击打点的范围；

步骤3：基于选取的服务卫星，优化得到击打点位置和各服务卫星的参考轨迹；

步骤4：基于优化获得的参考轨迹，生成扩展的参考轨迹；

步骤5：执行步骤1中确定的抛接方案，跟踪扩展参考轨迹，实现被动物体的转移。

进一步的，所述步骤1的具体步骤如下：

当被动物体的当前位置和目标位置之间没有遮挡物体或者被动物体的当前位置和目标位置之间的遮挡物体能够通过投掷卫星和接取卫星的位置调整避让时，不需要调动击打卫星进行击打；否则需要调动击打卫星进行中继击打。

进一步的，所述击打卫星的数量为若干。

进一步的，所述击打卫星的数量根据任务能量、时间约束、抛接路径上被遮挡物体的情况及服务卫星的分布情况而定。

进一步的，所述步骤2的具体步骤如下：

根据所有服务卫星当前位置、任务能量和时间约束，选取参与任务的服务卫星，从参与任务的服务卫星中根据被动物体的当前位置和目标位置分别就近选取第一服务卫星和第二服务卫星；

当第一服务卫星在抓取目标后的剩余动量方向能避开遮挡物体或第二服务卫星到目标位置的路径能够避开遮挡物体时则选用第一服务卫星为投掷卫星和第二服务卫星为接取卫星，否则需要另外就近选取若干个击打卫星。

进一步的，所述步骤3中基于碰撞系统的直接法轨迹优化方法计算得到各服务卫星的参考轨迹及击打点位置。

进一步的，所述步骤4中的参考轨迹为以计算所得碰撞时刻划分的若干分段组成的分段连续系统，分段间不连续，对每个分段进行正向扩展和逆向扩展获得碰撞系统在碰撞时刻前后的虚拟运动轨迹，作为扩展的参考轨迹。

进一步的，所述步骤5中根据服务卫星的状态量和被动物体的状态量跟踪扩展的参考轨迹的当前分段，检测到真实碰撞时跳变并跟踪到扩展的参考轨迹的下一分段。