[发明专利]一种用于编队卫星在轨运行安全的防碰控制方法

摘要

本发明公开了一种用于编队卫星在轨运行安全的防碰控制方法，该方法充分考虑卫星外形尺寸、各种扰动误差、预测时间及位置测量误差的影响，系统地给出了基于碰撞概率的编队卫星碰撞概率的描述方式与确定方法，并针对编队卫星不同运行情况分别给出了整体及部分卫星碰撞可能性的描述指标，适用于多颗编队卫星整体碰撞可能性的防范。该方法首先计算两星之间的碰撞概率密度，其次计算两星之间的碰撞概率，最后计算编队卫星的碰撞概率。本发明可用于编队卫星在轨运行时的安全防碰，保证编队卫星安全防碰确定的实时性和快速性。

主权项

1.一种用于编队卫星在轨运行安全的防碰控制方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一：计算两星之间的碰撞概率密度其中|C_e|表示协方差矩阵C_e的行列式的值，中的T表示相遇平面-相对位置的转置矩阵；此步骤中利用了相对运动方程对初始状态和相对状态误差协方差矩阵进行外推，就得到了任意时刻随机飞行器P与参考飞行器S的相对状态和相对位置误差协方差矩阵；然后根据协方差矩阵得到描述任意两个飞行器相对位置误差的Gauss分布函数，即两星之间的碰撞概率密度步骤二：计算两星之间的碰撞概率两星之间碰撞的可能性用瞬时碰撞概率及相对轨道在一段时间内总碰撞概率两个指标来描述；即：瞬时-概率P_{瞬时-中心平均法}＝V·f(x_S，y_S，z_S)，V表示以参考飞行器S为中心，以r_A为半径的球体扫过以(x_i，y_i，z_i)为坐标系的空间的体积，即安全包络体体积；f(x_S，y_S，z_S)为参考飞行器S中心处的碰撞概率密度；总-概率P_{总-中心平均法}＝∫_tf(R)S|v|dt，f(R)为安全包络体在某一瞬时中心处的碰撞概率密度，S为包络体的截面积，v为瞬时相对速度，dt表示对时间的微分；步骤三：计算编队卫星的危险星碰撞概率k，j表示编队中任意两颗卫星，n表示编队卫星中卫星个数，P_k，j表示任意两颗卫星之间的碰撞概率。