[发明专利]一种考虑时序优化的引力波探测编队多脉冲并行构建方法

权利要求书

1.一种考虑时序优化的引力波探测编队多脉冲并行构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，输入多脉冲并行的空间引力波探测编队参数；

步骤2，根据航天器参数计算得到编队中多脉冲并行构建的终端状态约束；

步骤3，根据终端状态约束结合空间圆编队条件得到多脉冲的目标状态，构建适用于空间引力波探测编队初始化的多脉冲控制数学模型；

步骤4，在多脉冲控制数学模型中采用优化算法计算编队构建多脉冲控制中各脉冲最优施加时刻以及各次脉冲下的速度增量；

步骤5，根据编队构建多脉冲控制中各脉冲最优施加时刻以及各速度增量分别计算出编队构建过程中各时刻下各航天器的状态量，并通过微分校正对误线性化误差进行修正。

2.根据权利要求1所述的一种考虑时序优化的引力波探测编队多脉冲并行构建方法，其特征在于，步骤1中，所述空间引力波探测编队参数包括根据任务需求确定的编队所在轨道和参数以及编队中航天器参数，其中编队所在轨道和参数包括半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近日点幅角和真近点角；编队中航天器参数包括航天器的绕飞半径r、脉冲次数N。

3.根据权利要求1所述的一种考虑时序优化的引力波探测编队多脉冲并行构建方法，其特征在于，步骤2中，所述根据航天器参数结合Clohessy-Wiltshire方程计算得到编队中多脉冲并行构建的终端状态约束的具体过程如下：

步骤21，根据航天器参数推导基于Clohessy-Wiltshire方程的航天器圆构形初始条件，其初始条件公式如下：

其中，d表示航天器绕飞半径，α表示该航天器的相位角；

步骤22，根据航天器圆构形初始条件计算得到编队中多脉冲并行构建的终端状态约束；

其中，t_f表示并行构建完成时刻。

4.根据权利要求1所述的一种考虑时序优化的引力波探测编队多脉冲并行构建方法，其特征在于，步骤3中，构建适用于空间引力波探测编队初始化的多脉冲控制数学模型的具体方法如下：

步骤31，利用空间相对运动中Clohessy-Wiltshire方程下的空间圆编队条件，计算得到所有卫星对应的初始相对位置和速度，即为多脉冲的目标状态；

步骤32，根据所有卫星对应的初始相对位置和速度对Clohessy-Wiltshire方程解析式中控制项进行脉冲近似，得到多脉冲控制数学模型如下：

将多脉冲控制数学模型转变为相乘形式如下：

其中，X(t_f)、X(t₀)表示并行构建完成与初始时刻航天器的状态量，Δv₁...Δv_N表示各次脉冲的速度增量。

5.根据权利要求4所述的一种考虑时序优化的引力波探测编队多脉冲并行构建方法，其特征在于，步骤32中，控制项并将其展开成状态空间模型的形式为：

其中，控制项u＝[u_x,u_y,u_z]^T，

其中，u_x,u_y,u_z表示控制量在各方向的分量。