[发明专利]一种航天器规避空间碎片的轨道设计方法、系统及装置

权利要求书

1.一种航天器规避空间碎片的轨道设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建在摄动情况下，航天器和空间碎片的动力学模型；

对航天器和空间碎片的动力学模型进行数据处理，获取航天器和空间碎片的位置信息；

对航天器的脉冲速度增量进行建模，获取航天器初始状态增量集合；

根据航天器和空间碎片的位置信息，对不同机动脉冲速度增量进行数据处理，得到不同状态下航天器与空间碎片的位置信息；

对比不同状态下航天器与空间碎片的位置信息，选取航天器最优规避方案。

2.根据权利要求1所述的航天器规避空间碎片的轨道设计方法，其特征在于，所述摄动情况包含地球非球形扁状摄动、太阳引力摄动、月球引力摄动、太阳光压摄动和大气阻力摄动。

3.根据权利要求1所述的航天器规避空间碎片的轨道设计方法，其特征在于，所述航天器和空间碎片的动力学模型为：

其中，矢量v为空间物体的速度矢量；矢量r为空间物体的位置矢量；标量r为空间物体距离轨道中心的距离；标量μ＝GM为中心天体引力常数，G为万有引力常数，M为中心天体质量；代表速度矢量的一阶导；代表距离矢量的一阶导；为地球非球形扁状摄动导致的加速度变化矢量；为太阳引力摄动导致的加速度变化矢量；为月球引力摄动导致的加速度变化矢量；为太阳光压摄动导致的加速度变化矢量；为大气阻力摄动导致的加速度变化矢量；Δv为航天器进行机动时的脉冲速度增量，对于空间碎片来说，Δv为0矢量。

4.根据权利要求3所述的航天器规避空间碎片的轨道设计方法，其特征在于，所述对航天器和空间碎片的动力学模型进行数据处理，获取航天器和空间碎片的位置信息的具体方式为：

根据空间物体所处的轨道高度选择合适的摄动，并取Δv为0矢量，通过采用四阶龙格库塔法对公式(1)进行数值积分得到航天器和空间碎片的运动轨迹，并确定在没有轨道机动的时候，两者间距离最近的时刻t_f；

四阶龙格库塔法为：

具体的有

其中，h为时间间隔；k₁是时间段开始时的斜率；k₂是时间段中点的斜率，通过欧拉法对斜率k₁进行处理来决定x在点的值；k₃是中点的斜率，采用斜率k₂决定x值；k₄是时间段终点的斜率，其x值用k₃决定；f(·)为需要进行数值积分的微分方程；下标n为数值积分的第n步；x_n为数值积分第n步的自变量；x_n+1为数值积分第n+1步的自变量；t_n为第n步积分的累计时间；通过龙格库塔法，x_n+1由当前的函数值x_n计算出来，以此得到微分方程的数值解。