[发明专利]基于日食效应的空间攻防方法

说明书

本发明公开了一种基于日食效应的空间攻防方法，用于对目标航天器接收的太阳光进行遮挡控制，包括：确定任务航天器与目标航天器的定点悬停轨道构型；基于定点悬停轨道构型，根据目标航天器的运行轨道和太阳位置，计算任务航天器与目标航天器的理想相对位置，控制任务航天器机动至理想相对位置，以对目标航天器形成日食效应；以预设时间间隔计算更新任务航天器与目标航天器的理想相对位置，判断任务航天器与目标航天器的实际相对位置是否在理想相对位置的预设轨迹跟踪误差球的范围内；若否，控制任务航天器机动至对应时刻的理想相对位置。本发明既能够干扰目标航天器的正常工作，又不会对目标航天器造成不可逆的损坏，隐蔽性强，不存在碰撞风险。

技术领域

本发明涉及航天器控制技术领域，尤其涉及一种基于日食效应的空间攻防方法。

背景技术

随着航天技术的不断发展，各国航天器的发射数量在与日俱增，空间技术作为一个国家在航空领域的重要标志，大国博弈的战场也逐渐往太空迁徙。太阳能作为可再生能源中利用广泛的一种清洁能源，在各行各业得到了广泛的利用，在航天领域也越来越受到重视，是目前在轨运行航天器的主要能量的来源。航天器上配备的太阳能电池片将太阳能转化为电能，为航天器的系统工作提供电能，并将多余的电能储存在蓄电池中，以备在阴影期或太阳能不足时作为补充电源。然而，为了确保航天器在轨运行时系统功率保持平衡，同时为了节约设计成本，航天器的太阳能电池的能量裕度通常不会超过10％。

目前在空间对抗中主要的攻防技术有硬杀伤和软杀伤两种手段。其中，硬杀伤手段通过采用动能武器、定向能武器、空间机动和操作装备等对目标航天器的硬件系统进行不可逆的破坏或者摧毁，该攻击方式效果不可逆，容易产生空间碎片且易被目标星所有方发现。软杀伤手段通过采用电磁干扰、电池阵喷涂、寄生干扰等方法对目标航天器进行干扰，使航天器不能正常工作或性能下降，该攻击方式效果可控或损伤可恢复，通常用于起威慑作用。然而，采用软杀伤手段需要任务星与目标星进行近距离交汇或伴飞，需要提前机动和接近目标星，对控制系统要求较高，容易被敌对方发现，且存在碰撞风险。若提前采取规避措施，则易造成任务失败。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种基于日食效应的空间攻防方法。

本发明的技术方案如下：

提供了一种基于日食效应的空间攻防方法，所述方法用于对目标航天器接收的太阳光进行遮挡控制，包括：

确定任务航天器与目标航天器的定点悬停轨道构型；

基于定点悬停轨道构型，根据目标航天器的运行轨道和太阳位置，计算任务航天器与目标航天器的理想相对位置，控制任务航天器机动至理想相对位置，以对目标航天器形成日食效应；

以预设时间间隔计算更新任务航天器与目标航天器的理想相对位置，判断任务航天器与目标航天器的实际相对位置是否在理想相对位置的预设轨迹跟踪误差球的范围内，其中，预设轨迹跟踪误差球表示以理想相对位置为中心的预设球体区域，当任务航天器位于预设球体区域的范围内时，均能够对目标航天器形成日食效应；

若实际相对位置不在预设轨迹跟踪误差球的范围内，控制任务航天器机动至对应时刻的理想相对位置。

在一些可选的实现方式中，将任务航天器与目标航天器的定点悬停轨道构型设定为圆形编队构型，圆形编队构型的构型半径设定为任务航天器的标称工作距离。

在一些可选的实现方式中，设定：O-XYZ坐标系表示目标航天器的轨道坐标系，原点O为目标航天器质心，Y轴由目标航天器质心指向地球地心，X轴位于目标航天器运行轨道平面内且指向目标航天器运动方向，Z轴与X轴、Y轴构成右手直角坐标系；太阳惯性系单位矢量为k_i，在目标航天器的轨道坐标系下的太阳单位矢量为k_o＝[m,n,p]^T，m、n和p分别表示矢量k_o在目标航天器的轨道坐标系的X方向、Y方向和Z方向上的分量；