[发明专利]机动大小固定的单脉冲轨道瞄准方法和装置

说明书

本申请涉及机动大小固定的单脉冲轨道瞄准方法和装置，所述方法包括步骤：获取设定的机动位置矢量，根据机动位置矢量计算得到最小能量转移速度和系数b；对航天器的初始速度进行归一化并投影到转移轨道面的直角坐标系中，根据机动位置矢量计算得到归一化逃逸速度；根据轨道瞄准特征方程，利用一元四次方程求根公式计算得到特征方程的非重实根；根据最小能量转移速度、系数b、归一化逃逸速度和非重实根，计算得到航天器的所有可行的机动脉冲解；计算各可行的机动脉冲解对应的转移飞行时间，用于航天器的单脉冲轨道瞄准。通过采用上述方案，解决了给定机动大小情况下的单脉冲轨道瞄准问题，达到了提高求解效率的目的。

技术领域

本申请涉及航天器轨道机动与空间操控技术领域，特别是涉及一种机动大小固定的单脉冲轨道瞄准方法和装置。

背景技术

随着航天技术的发展，航天器进行轨道机动的方式越来越多样化。一般而言，航天器执行轨道机动的大小及方向都是可变的，在机动大小和方向任意的情况下，以Lambert(兰伯特)算法为代表的多种算法可解决给定空间位置的轨道瞄准与轨道转移问题。然而，在实现本发明过程中，发明人发现对于一些特殊的应用场景，航天器机动量大小固定只有方向可调整，例如，航天器利用弹射装置向空间碎片发射捕捉网或捕捉器，在地球轨道部署电磁弹射装置向深空发射探测器，或者航天器发生部件故障无法自由调节机动量等场景。在这些场景中航天器机动速度增量大小一般是固定不变的，只能通过调整发射方向来使航天器飞抵预定位置，可抽象为：在机动大小固定的情况下，为了瞄准给定的空间轨道位置，如何求解轨道机动的方向及所需的转移飞行时间。这类现实问题目前还没有比较有效的解决办法。在传统技术中，解决轨道瞄准问题的最常用手段是利用兰伯特算法进行遍历搜索找到该问题的可行解，却存在着求解效率较低的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大幅提高求解效率的机动大小固定的单脉冲轨道瞄准方法、一种机动大小固定的单脉冲轨道瞄准装置、一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种机动大小固定的单脉冲轨道瞄准方法，包括步骤：

获取设定的机动位置矢量，根据机动位置矢量计算得到最小能量转移速度和系数b；机动位置矢量包括航天器的初始位置矢量和目标位置矢量；

对航天器的初始速度进行归一化并投影到转移轨道面的直角坐标系中，根据机动位置矢量计算得到归一化逃逸速度；

根据轨道瞄准特征方程，利用一元四次方程求根公式计算得到特征方程的非重实根；其中，轨道瞄准特征方程为：

Ax⁴+Bx³+Cx²+Dx+E＝0

构建轨道瞄准特征方程的特征系数包括：

A＝(1+b²)²

其中，Δv表示给定的机动大小，和分别表示航天器的初始速度归一化后投影在直角坐标系中的x轴分量和y轴分量；

根据最小能量转移速度、系数b、归一化逃逸速度和非重实根，计算得到航天器的所有可行的机动脉冲解；

计算各可行的机动脉冲解对应的转移飞行时间；机动脉冲解相应的转移飞行时间用于航天器的单脉冲轨道瞄准。

另一方面，还提供一种机动大小固定的单脉冲轨道瞄准装置，包括：