[发明专利]航天器避障轨迹快速规划方法、装置和计算机设备

权利要求书

1.一种航天器避障轨迹快速规划方法，所述方法包括：

获取服务航天器与目标航天器间的相对运动模型；

获取障碍物的非线性碰撞避免约束模型；

根据障碍物在服务航天器轨迹起点和轨迹终点连线上的投影位置，确定旋转时间窗口的中心位置；

根据障碍物的最大尺寸以及预先设置的调节参数，确定所述旋转时间窗口的长度；

根据所述非线性碰撞避免约束模型以及障碍物在所述旋转时间窗口内的旋转超平面，得到避障约束；

根据所述避障约束以及所述相对运动模型，进行服务航天器避障轨迹快速规划。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取服务航天器与目标航天器间的相对运动模型，包括：

获取服务航天器与目标航天器以采样周期T进行离散得到的离散形式相对运动动力学方程；

对所述动力学方程中的状态向量和控制输入向量进行叠加重组，得到相对运动模型为：

X＝Ψx(0)+ΩU

其中，X表示状态列向量，U表示控制输入列向量，Ψ和Ω表示状态转移矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取障碍物的非线性碰撞避免约束模型，包括：

根据障碍物的测量信息对应的协方差矩阵，构建空间椭球禁飞区域；

根据所述空间椭球禁飞区域、服务航天器的位置矢量以及障碍物中心的位置矢量确定障碍物的非线性碰撞避免约束模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据障碍物在服务航天器轨迹起点和轨迹终点连线上的投影位置，确定旋转时间窗口的中心位置，包括：

根据障碍物在服务航天器轨迹起点和轨迹终点连线上的投影位置，确定旋转时间窗口的中心位置为：

其中，t_window表示中心位置，d_cp表示投影位置到轨迹起点的距离，d_ct表示轨迹终点到轨迹起点的距离，T_entire表示服务航天器轨迹机动的时间，[·]表示向下取整。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据障碍物的最大尺寸以及预先设置的调节参数，确定所述旋转时间窗口的长度，包括：

根据障碍物的最大尺寸以及预先设置的调节参数，确定所述旋转时间窗口的长度为：

其中，L_window表示旋转时间窗口的长度，ζ表示用于调节超平面约束旋转速率的调节系数，表示障碍物的最大尺寸。