[发明专利]一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质

说明书

本发明实施例公开了一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质；该方法可以包括：根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参数，按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度；根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨道的相关参数，并计算对应的总速度增量；基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围，从所述备选转移轨道相关参数中选取候选范围；采用设定的模拟退火优化算法，在候选范围中搜索使得目标函数最小的转移轨道。

技术领域

本发明实施例涉及航天控制技术领域，尤其涉及一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质。

背景技术

轨道转移技术在交会对接、轨道维持、星座部署、新技术验证等方面均有广泛应用。随着航天技术的高速发展，卫星任务快速响应技术愈发得到研究人员的重视。在一些示例性的卫星任务快速响应场景中，当卫星任务发生紧急变更的情况下，可能需要在较短时间内使卫星到达新的轨道执行新任务。当前常规的轨道转移机动方案通常是由地面解算后向卫星上注，但是该方案受测控弧段限制，地面接收数据与上注指令之间存在较大的时间延迟，不适用于紧急任务。此外，对于空间中任意两点在给定时间内的轨道转移问题，可以通过求解兰伯特问题获得转移轨道；但该方案所获得的转移轨道仅是提供了由初始轨道到达目标轨道的一种可选项，其转移时所消耗的能量不一定是最低的。而如果按照遍历法在给定的轨道转移最长时间限制内获取所有可能的转移方式的能量消耗量，再进行比较分析获得最优解，则会导致巨大的计算量，不适用于星上计算。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种基于能量最优的轨道转移方法、装置及存储介质；能够通过较小的计算量获取在给定的最长转移时间限制内能量消耗最优的最优得轨道转移方式，适用于星上计算。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于能量最优的轨道转移方法，所述方法包括：

根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参数，按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度；

根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨道的相关参数，并计算对应的总速度增量；其中，所述选取时间步长大于所述递推时间步长；

基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围，从所述备选转移轨道相关参数中选取候选范围；

采用设定的模拟退火优化算法，在候选范围中搜索使得目标函数最小的转移轨道。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于能量最优的轨道转移装置，其特征在于，所述装置包括：递推部分、第一选取部分、第二选取部分和搜索部分；其中，

所述递推部分，经配置为根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参数，按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和转移结束的离散位置及对应的速度；

所述第一选取部分，经配置为根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨道的相关参数，并计算对应的总速度增量；其中，所述选取时间步长大于所述递推时间步长；

所述第二选取部分，经配置为基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围，从所述备选转移轨道相关参数中选取候选范围；