[发明专利]一种漂旋目标分布式接管的抵近轨迹规划方法

权利要求书

1.一种漂旋目标分布式接管的抵近轨迹规划方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：建立相对运动坐标系、本体系、接管辅助坐标系，建立航天器姿态、轨道动力学模型；

步骤二：使用多项式离散抵近过程中的状态量和控制量，得到多项式离散后的状态量和控制量表达式，将所述离散后的状态量和控制量表示为关于多项式系数、时间、以及其他已知量的函数；建立多项式系数之间的解析表示式关系，根据始末状态消去部分多项式系数，提高后续步骤四的规划效率；

步骤三：建立终端状态约束，构建以多项式系数为优化变量的轨迹规划问题；

步骤四：使用非线性优化求解器，求解步骤三中构建的以多项式系数为变量的抵近轨迹规划问题；

步骤五：将步骤四中求解得出的多项式系数，代入步骤二中多项式离散后的状态量和控制量表达式，给出漂旋目标接管的抵近轨迹，完成单追踪器对漂旋目标的附着接管轨迹规划；

步骤六：根据追踪器的附着相对位置，改变追踪器终端状态约束，重复步骤一至步骤五，对具有任意运动状态和任意目标附着位置的漂旋目标抵近轨迹进行高效规划，实现多追踪器对漂旋目标的分布式抵近轨迹规划。

2.如权利要求1所述的一种漂旋目标分布式接管的抵近轨迹规划方法，其特征在于：步骤一实现方法为，

步骤1.1：建立相对运动坐标系、本体系、接管辅助坐标系；

选择漂旋目标质心作为原点建立相对运动坐标系；选择x轴方向为由地心指向漂旋目标，y轴在漂旋目标轨道面内垂直x轴并沿着目标运动方向，z轴垂直于x轴和y轴所在的平面，并与x轴和y轴构成右手直角坐标系，即完成相对运动坐标系的建立，所述相对运动坐标系又称Hill系；

选择追踪器与漂旋目标质心分别为各自本体系的原点；选择x、y、z轴分别与航天器的惯性主轴重合，并构成右手直角坐标系，即完成本体系的建立；

选择漂旋目标上的附着位置与追踪器对接位置分别为各自原点，建立接管辅助坐标系；追踪器上的接管辅助坐标系选择z轴方向指向本体外侧，目标器上的接管辅助坐标系选择z轴方向指向本体内侧；x、y、z轴构成右手直角坐标系，而x、y轴的具体指向将由本体系与接管辅助坐标系间的坐标变换矩阵表示；根据辅助系建立位置的不同，追踪器上的接管辅助坐标系称为CD系，漂旋目标上的接管辅助坐标系称为TD系；

步骤1.2：建立航天器姿态、轨道动力学模型；

平移运动采用Hill系下的相对运动轨道方程描述：

其中Ω表示航天器轨道角速度，m_C为追踪器质量，为Hill系下的控制力；

航天器姿态定义为其本体坐标系与Hill系之间的偏差，使用修正罗德里格斯参数MRP描述：

其中B(σ)表示如下：

式中σ＝[σ₁,σ₂,σ₃]即为描述航天器姿态参数的MRP，ω为航天器角速度，上角标H表示角速度矢量在Hill系下表示；

式(1)至(3)构成无控漂旋目标和主动追踪器附着场景下的6自由度姿态、轨道动力学模型。