恭喜中国人民解放军战略支援部队航天工程大学周伟静获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国人民解放军战略支援部队航天工程大学申请的专利一种微推力作用下的纳星燃料最省抵近轨道优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114492020B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210078713.4,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种微推力作用下的纳星燃料最省抵近轨道优化方法是由周伟静;叶继飞;常浩;李南雷;邢宝玉设计研发完成,并于2022-01-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种微推力作用下的纳星燃料最省抵近轨道优化方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种微推力作用下的纳星燃料最省抵近轨道优化方法,以微推力作用下纳星抵近燃料最省作为优化目标,建立包含哈密顿函数、协态方程、推力控制函数的两点边值问题,利用纳星位置及其协态变量、速度及其协态变量,建立状态方程,利用两点边值问题的解和纳星抵近相对距离实时值,建立量测方程;将轨迹分为多段,以抵近相对距离控制在一定范围内为结束条件,利用容积卡尔曼滤波方法求解状态方程和量测方程,并且每一段滤波终端位置和速度的估计值作为下一段滤波的初始值,每段滤波仅更新协态变量初值。该方法可以获得最优抵近轨迹及推力施加情况。
本发明授权一种微推力作用下的纳星燃料最省抵近轨道优化方法在权利要求书中公布了:1.一种微推力作用下的纳星燃料最省抵近轨道优化方法,其特征在于:步骤一、以微推力作用下纳星抵近燃料最省作为优化目标,构造哈密顿函数H_fuel: 抵近燃料最省性能指J标:t0为开始时间,tf为结束时间;其中,r=[x,y,z]T和v=[vx,vy,vz]T分别为远程抵近卫星相对于目标卫星轨道坐标系的位置和速度;ω为目标卫星的轨道角速度;Thrust为微推力器推力大小,α为微推力器推力施加方向,且||α||=1,m为远程抵近卫星的质量;步骤二,建立协态方程: 步骤三,确定纳星的微推力方向和大小控制函数:方向角: 推力大小: 其中: 步骤四,以微推力作用下纳星抵近时间最优作为优化目标,采用庞特里亚金极小值原理构建建立包含哈密顿函数、协态方程、推力控制函数的两点边值问题: 在给定初始状态值条件下,采用积分状态方程和协态方程即可求解满足终端状态值的位置值、速度值及其协态变量值,得到两点边值问题的解;其中,f为地球引力;步骤五,建立状态方程: 其中w_fuel为高斯噪声,表示系统过程噪声;步骤六,利用步骤四得到的两点边值问题的解和纳星抵近相对距离实时值,建立量测方程:z_fuel=h_fuelx+v_fuel,其中,z_fuel定义为系统的终端状态,但由于终端状态对远程抵近卫星的速度和协态变量均没有约束,因此将系统的量测值确定为z_fuel=[0,0,0]T;v_fuel为量测噪声且为高斯噪声;对于k时刻系统的状态变量输入xk,h_fuelxk为以该时刻作为初始状态值的两点边值问题的解;步骤七,以抵近相对距离控制在约束范围内为条件,利用容积卡尔曼滤波方法求解状态方程和量测方程,1如果相对距离能够收敛在约束范围,则求解结束;2如果相对距离先减小后增大,且未进入到约束范围,则以相对距离最小值发生的时刻作为轨迹分段依据,从相对距离达到最小值的时刻开始进行下一段滤波,将上一段滤波终端位置和速度的估计值作为下一段滤波的初始值,每段滤波仅更新协态变量初值,直至相对距离收敛到约束范围内。
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