[发明专利]一种空间非合作目标抵近绕飞观测轨迹优化方法

权利要求书

1.一种空间非合作目标抵近绕飞观测轨迹优化方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：对空间中未知目标在其轨道坐标系中的角速度进行估计，获取预估角速度；

步骤二：获取伴飞卫星在当前视点上扫描的点云数据，并根据所述预估角速度将当前视点上扫描的点云数据与之前历次视点上扫描的点云数据进行合并，获得当前视点上对应的点云集合；

步骤三：对所述点云集合进行三角网格划分得到三角面片，并计算所述点云集合围成的空间体积；

步骤四：判断当前视点上对应的空间体积与前一视点上对应的空间体积之差是否小于或等于预设阈值；

步骤五：若当前视点上对应的空间体积与前一视点上对应的空间体积之差大于所述预设阈值，则将所有所述三角面片的法向量相加得到下一最优观测矢量方向；

步骤六：根据所述下一最优观测矢量方向和所述预估角速度建立状态方程；根据所述状态方程、C-W方程、目标函数确定伴飞卫星的最优转移轨迹，并控制伴飞卫星根据所述最优转移轨迹运动至下一视点；

所述状态方程为：

其中，n₀＝[r₁ r₂ r₃]为状态变量，也是t_i时刻下一最优观测矢量方向n_i+1的值；ω_est＝φu为等效旋转矢量，u是和所述预估角速度ω_es同向的单位矢量，φ≥0，且有n(t)＝[r′₁(t) r′₂(t) r′₃(t)]表示n₀以等效旋转矢量ω_est得到t_i+t时刻的位置；u₁,u₂,u₃为单位矢量u的三个分量；

所述C-W方程为：

其中，ρ＝[x y z]^T表示伴飞卫星S₂在S₁的轨道坐标系H中的相对坐标，当忽略所有摄动因素时，f＝[f_x f_y f_z]^T表示为伴飞卫星S₂的三轴推力加速度；所述S₁的轨道坐标系是指以空间目标S₁为中心点建立的轨道坐标系；

所述目标函数为：J＝J(Δv_x,Δv_y,Δv_z)；

其中，所述目标函数的优化指标为能量最小或时间最短；所述Δv_x，Δv_y，Δv_z为速度增量Δv的三个分量；

步骤七：回至步骤二。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：

利用伴飞卫星的星载三维激光雷达获取未知目标的局部表面点云数据；

根据所述点云数据，利用主成分分析法获取未知目标的所述局部表面在t₀时刻和t₀+Δt时刻的姿态E和E′；

根据未知目标的所述局部表面在t₀时刻和t₀+Δt时刻的姿态E和E′，对未知目标进行角速度估计，获取预估角速度。