[发明专利]一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法

权利要求书

1.一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、利用基于场强距离信息的位置定位法，获得星群成员的相对运动状态与位置关系；

S2、观测卫星利用星载雷达对非合作航天器进行探测搜索与粗定位，并根据定位信息选取合适的子星群作为吸附卫星；

S3、吸附卫星采用Lambert制导方式抵近非合作航天器；

S4、星载吸附装置根据星载相机解算的高精度测距信息，在目标进入吸附范围后工作，使吸附卫星吸附在非合作航天器表面；

S5、利用基于场强距离信息的位置定位法获得吸附卫星组合体的运动参数，进而实现对非合作航天器运动参数的识别。

2.如权利要求1所述的一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，其特征在于，所述步骤S1中基于场强距离信息的位置定位法具体包含以下步骤：

定义AP为无线接入点，在微纳星群中设定N颗动态基准星作为相对定位所需的AP，建立动态坐标系；动态坐标系是以虚拟中心星质心为原点，质心前进方向为X方向，地心方向为Z方向，Y方向满足右手螺旋定则的三维动态坐标系。其与地球惯性坐标系之间的关系如下：

O_M＝C₁·O₁

其中，

其中，u为纬度幅角，为轨道倾角，Ω为升交点赤经。因此，动态基准星基于北斗导航系统获取自身绝对位置信息作为集群定位的参考基准，并基于相对坐标转换完成基准星在集群星间相对定位。

基于真实采样数据和自由空间传播模型，建立动态指纹库；基准星周期广播；成员星接收信号，下载数据链，完成相对位置信息识别；各成员星通过星间定向通信，告知基准星相对定位结果，基准星通过滤波得到连续的集群相对定位信息。

3.如权利要求1所述的一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，其特征在于，所述步骤S2中包含的非合作航天器表面带有磁性物质，可被吸附卫星星载吸附装置所吸附。

所述步骤S2中包含的吸附卫星为：在星群中安装吸附装置而具有吸附作用的卫星称为吸附卫星。吸附卫星多为动力性能及通信性能较好的卫星，分布在集群外围，便于追击非合作航天器。

所述步骤S2中包含的星载雷达探测搜索与粗定位为：利用星载雷达对于非合作航天器运行区域进行扫描搜索，基于探测信息实时地解算目标相对于观测卫星的位置。

所述步骤S2中包含的合适位置为：吸附卫星的任务是追击目标，靠近并吸附在目标上，选择的吸附卫星应具有追击时间短、能耗少等特点，同时为了避免与目标发生碰撞，吸附卫星与非合作航天器运动方向应相同。与非合作航天器运动反方向的吸附卫星通过星载相机测量并解算与目标的相对距离，可重新选择距离较短且路障较少的卫星执行追击任务。

4.如权利要求1所述的一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，其特征在于，所述步骤S3中吸附卫星逐渐靠近非合作航天器为：首先在非合作航天器上适当选择一点作为预定吸附点，根据吸附卫星初始位置和非合作航天器所在位置，预先确定其到达吸附点的时间。应用Lambert制导与速度增益制导方式，使吸附卫星在预定时间达到吸附点。

采用Lambert制导方式具体为：吸附卫星首先与预定吸附点达到同一轨道高度，进入中制导过程，采用Lambert制导中的最小能量策略，将其导入一个含预定吸附点的椭圆轨道，直到吸附卫星上的星载相机捕获并持续跟踪非合作航天器时转入末制导，末制导过程选用滑模变结构制导律进行控制。

5.如权利要求1中所述的一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，其特征在于，所述步骤S4中，为满足接近和吸附于目标的要求，吸附卫星需配置推力器和星载相机。

在制导过程中，观测卫星粗略计算非合作航天器相对位置并发送制导信号，吸附卫星接收观测卫星信号，启动星载相机实时地观测并高精度地解算目标相对于吸附卫星的位置与姿态。

6.如权利要求1所述的一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，其特征在于，所述步骤S5中，吸附卫星吸附于非合作航天器表面，随非合作航天器一起在空间运动。基准星周期广播，吸附卫星继续接收场强信号，并下载指纹库，完成指纹识别；通过星间通信，获得吸附卫星组合体及非合作航天器的运动参数信息。