[发明专利]一种极简配置航天器及其空间交会控制方法

说明书

本发明涉及航天器空间交会控制技术领域，提出一种极简配置航天器及其空间交会控制方法。该航天器包括激光测距仪、相机、星间通信设备以及第一至第六推力器。本发明通过极简配置的推力器布局方案，可以保证星体平动与转动的完美解耦。并且采用了基于相平面的制导控制方案可以保证平动通道的各通道的顺利收敛。另外基于推力器混合调度算法进行各推力器的调度控制，保证了航天器交会逼近过程中的平动控制效果，创造良好的末端对接条件。本发明能够在推力器极简配置情况下实现航天器平动三轴六向的自由控制，并能达到较高的控制精度，在能够节省星上空间和制造、运行成本的同时还能够应对推力器的单重故障，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明总的来说涉及航天器空间交会控制技术领域。具体而言，本发明涉及一种极简配置航天器及其空间交会控制方法。

背景技术

对于航天器空间交会任务而言，航天器近距离的交会逼近制导是至关重要的一环。传统上，执行空间交会任务的航天器必须保证航天器在其平动的三轴六向上均独立并且精确可控，这就要求航天器的星体在前后、左右、上下等方向上至少部署一台推力器。

然而上述技术方案存在一些明显不足：航天器并非各面均可部署推力器，比如安装太阳电池阵的面和部署相机及光学敏感器的面均不适合安装推力器。并且该技术方案无法应对推力器的单重故障，如果为了应对推力器的单重故障而在推力器布局的过程中进行推力器的多重冗余布置，又将大大增加航天器的体积、重量、功耗等成本。

发明内容

为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种极简配置航天器，包括：

激光测距仪，所述激光测距仪被配置为测量星间距；

相机，所述相机被配置为测量星间距矢量方位角；

星间通信设备，所述星间通信设备被配置为传输星间数据；以及

第一至第六推力器，所述第一至第六推力器的推力线经过航天器的质心，其中所述第一至第四推力器在所述航天器的反飞行方向面上呈X型对接布置，并且所述第五、第六推力器在所述航天器的飞行方向面上相对于所述航天器的飞行方向对称布置。

在本发明一个实施例中规定：所述第一至第六推力器被配置为根据工作模式执行推力动作，其中所述工作模式包括：

正常工作模式，其中所述第一至第六推力器均无故障；

第一至第四推力器一重故障模式，其中所述第一至第四推力器之一出现故障；以及

第五或第六推力器一重故障模式，其中所述第五和第六推力器之一出现故障。

本发明还提出一种利用所述的极简配置航天器进行航天器空间交会控制的方法，包括下列步骤：

由所述航天器采集星间相对运动参数；以及

由所述航天器根据所述星间相对运动参数确定航天器制导进程，其中当所述星间相对运动参数满足所述航天器制导进程的结束条件时结束制导，以及当所述星间相对运动参数不满足所述航天器制导进程的结束条件由所述航天器执行下列动作：

针对航天器的平动通道确定所述平动通道的相对开关状态参数，其中所述平动通道包括航天器在xyz三轴方向的x\y\z轴平动通道，并且+x轴方向表示所述航天器的飞行方向；

根据所述相对开关状态参数确定控制开关指令；

根据所述控制开关指令进行所述第一至第六推力器的开关调度；以及

由所述第一至第六推力器响应所述控制开关指令以进行所述航天器的制导控制。

在本发明一个实施例中规定：

由所述激光测距仪测量所述星间相对运动参数；和\或