[发明专利]一种基于广义动力学的卫星-天线耦合系统路径规划算法

摘要

本发明公开了一种基于广义动力学的卫星‑天线耦合系统路径规划算法，将中继卫星、地面接收站和运动天线引入任务场景实现实拍实传作业。首先，算法通过构建标称姿态坐标系以实现观测约束简化；之后，针对通信节点优先级最高、持续通信时间最长等优化指标，建立基于人工势场的广义受力模型，并采用饱和函数将广义力矩进行归一化处理；最后，建立卫星平台和运动天线的二体动力学系统，并将其置于广义受力模型之中，通过动力学积分实现卫星‑天线转动路径的耦合规划。本发明弥补了现有寻优算法不考虑实拍实传需求、多体问题路径规划算法不健全等缺点，提高了寻优效率，适用于新一代观测卫星实拍实传服务下，卫星平台和天线转动路径的快速规划。

主权项

1.一种基于广义动力学的卫星‑天线耦合系统路径规划算法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一：将中继卫星、地面接收站引入任务场景，并将二者统称为通信节点；通过目标及敏捷卫星在惯性坐标系下的相对位置来确定目标的观测窗口，并定义标称姿态坐标系；步骤二：将中继卫星的轨道根数、地面接收站经纬度坐标信息引入轨道动力学，将中继卫星或地面接收站与敏捷卫星的相对运动归一化后投影到标称姿态坐标系下；步骤三：基于敏捷卫星与标称姿态坐标系的相对运动，确定所有通信节点的可见窗；并构建敏捷卫星本体与数传天线机构的二体动力学模型；步骤四：通过最大通信节点优先级、最优转动路径和最长连续数传时间来制定不同的指标函数，基于人工势场法建立相对应的广义受力模型；将上述步骤三中所获得的二体动力学模型置于广义受力模型下，并通过求解广义动力学方程得出敏捷卫星和数传天线的转动路径。