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[发明专利]一种考虑动态光照约束的最佳绕飞观测设计方法-CN202310849539.3在审
发明人：党朝辉;侯卓君;张皓;温昶煊 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-07-11 - 公布日： 2023-10-10 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种考虑动态光照约束的最佳绕飞观测设计方法，包括以下步骤：基于CW方程和几何条件，建立服务航天器的绕飞轨道，构建服务航天器绕飞位置的参数化解析形式；根据动态光照约束，构建光照向量随时间的参数化解析形式；考虑服务航天器的观测需求，基于服务航天器绕飞位置的参数化解析形式和光照向量随时间的参数化解析形式，构建基于服务航天器绕飞位置向量与光照向量的夹角最小化的目标函数；对目标函数优化求解，得到动态光照约束下的最佳绕飞观测设计方案。本发明能够有效地为航天器顺光观测，侦察预警，巡视检测任务提供模型、方法和基本设计思路。
一种考虑动态光照约束最佳观测设计方法

[发明专利]一种基于可达域分析的空间飞行器协同闭环拦截方法-CN202310607538.8在审
发明人： 温昶煊;张国旭;乔栋;宋勋;祝月 -专利权人：北京理工大学;北京电子工程总体研究所
申请日： 2023-05-26 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： F41H11/02 文献下载
摘要：本发明公开的一种基于可达域分析的空间飞行器协同闭环拦截方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：使用可达域理论分析拦截器与目标的机动能力边界，并通过集合形式构建协同拦截约束，使用终端位置误差球重构协同拦截约束，建立协同拦截问题并基于序列凸规划框架完成求解，形成闭环拦截策略，通过闭环拦截策略实现弱机动能力拦截器对强机动能力目标的协同拦截。具有如下优点：(1)可适用于弱机动能力拦截器对强机动能力目标的拦截，以弱胜强降低拦截脱靶量；(2)基于可达域理论构建协同拦截约束，其拦截准确性高；(3)对拦截器的轨道高度没有严格限制和约束；(4)序列凸规划求解，协同拦截问题求解效率高。
一种基于可达域分析空间飞行器协同闭环拦截方法

[发明专利]一种评估星群变轨机动的多重可达覆盖性方法-CN202310612869.0在审
发明人： 温昶煊;孙杨雨茜;乔栋;张锐;王林波 -专利权人：北京理工大学;北京电子工程总体研究所
申请日： 2023-05-26 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： G01C21/24 文献下载
摘要：本发明公开的一种评估星群变轨机动的多重可达覆盖性方法，适用于卫星星座多星可达区域的快速评估，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在地心固连球坐标系下将目标区域在距离和天顶角两个维度进行等体积离散，并以离散单元中心线的可达方位角区间作为评价指标；通过计算中心线与可达域包络的交点并进行详细判断，得到单星可达方位角区间；采用一种节点排序和一次性顺序读取方法，得到对应目标中心线的多星可达方位角区间，同时结合目标方位角区域对于多星可达方位角区间进行截取；整合所有目标中心线的多星可达区间得到星座对于目标区域的多星可达区域，即实现星群变轨机动的多重可达覆盖性评估。本发明时间复杂度压缩为O(n2+n)。
一种评估星群机动多重覆盖方法

[发明专利]一种面向同轨多目标航天器快速响应的交会任务规划方法-CN202310112136.0在审
发明人：乔栋;朱天昊;温昶煊 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-02-14 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明公开的一种面向同轨多目标航天器快速响应的交会任务规划方法，属于航空航天技术领域。本发明根据目标轨道高度和总任务时间约束，以相位差表征任务航天器与同轨目标的相对位置，对离散后的所有相位差情况分别建立任务航天器与同轨目标交会的Lambert问题并求解，得到任务航天器与同轨目标交会所需速度增量数据库。获取需要交会的所有目标所在位置，以任务航天器在相邻目标间转移所需的时间为优化变量，以各次转移总速度增量最小为优化目标，建立任务时间分配优化问题。使用基于梯度的求解算法求解该任务时间分配问题，若解得任务航天器速度增量超过约束，则减少其交会的目标个数，直至各次转移所需总速度增量满足约束，实现交会任务规划。
一种面向多目标航天器快速响应交会任务规划方法

[发明专利]一种多航天器交会轨位区间确定方法-CN202310148777.1在审
发明人：乔栋;朱天昊;温昶煊 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-02-14 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： G06Q10/0631 文献下载
摘要：本发明公开的一种多航天器交会轨位区间确定方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：根据任务规模和航天器母船的承载能力，设定航天器母船所能携带子飞行器的最大数量。设定航天器母船的部署轨道高度，建立航天器母船释放的子飞行器与目标航天器交会的Lambert问题，根据子飞行器的速度增量能力解得子飞行器可交会范围边界，构建以轨道面夹角为输入、子飞行器可交会范围边界为输出的子飞行器交会范围数据库。利用子飞行器交会范围数据库插值计算单个航天器母船携带的所有子飞行器的最小交会转移相位范围，确定航天器母船覆盖的初始部署轨位区间。重复以上确定航天器母船部署范围的过程，直至所有目标航天器均已确定对应的航天器母船轨位区间。
一种航天器交会区间确定方法

[发明专利]一种基于节点叠加的多重线覆盖区间快速评估方法-CN202211691751.3在审
发明人： 温昶煊;孙杨雨茜 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-12-28 - 公布日： 2023-04-25 - 主分类号： H04B7/185 文献下载
摘要：本发明公开的一种基于节点叠加的多重线覆盖区间快速评估方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在地心固连坐标系下将地面目标区域进行等面积的纬度离散同时经度解析，以离散单元中心线的覆盖经度区间作为评价指标；直接给定或通过不同卫星高度和最小观测仰角计算波束半张角，进而根据卫星与目标中心线的几何关系得到单星覆盖经度区间，并采用起始节点+1和终止节点‑1进行表示；通过将所有节点按照经度由小到大排序，并顺序读取其对应覆盖性±1累加作为对应节点的覆盖重数，得到对应目标中心线的多重覆盖区间；通过累加所有目标中心线的多重覆盖区间得到星座对于地面目标区域的多重覆盖区域，即基于节点叠加实现多重线覆盖区间快速评估。
一种基于节点叠加多重覆盖区间快速评估方法

[发明专利]一种用于星群编队重构的实时轨迹规划方法-CN202211705753.3在审
发明人： 温昶煊;张国旭;乔栋 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-12-29 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明公开的一种用于星群编队重构的实时轨迹规划方法，属于星群编队重构轨迹规划领域。本发明通过终端非凸构型约束，使得星群在终端时刻形成利于对环绕中心协同观测的环绕构型，提高星群编队对目标的观测效率，建立以加速度积分项表征的最省燃料性能指标，更加节约燃料。本发明通过变量替换将星群编队重构的终端非凸构型约束等价转为唯一星群编队非凸等式约束，将星群编队非凸等式约束松弛为星群编队凹不等式，降低约束维度。本发明通过将松弛变量精准惩罚至目标函数中，提升星群编队重构轨迹规划对于不同初始工况规划的鲁棒性。本发明通过对凹不等式约束的线性化实现星群编队重构轨迹规划问题凸化，显著提升星群编队重构轨迹迭代优化的收敛性。
一种用于星群编队实时轨迹规划方法

[发明专利]一种地月系统中航天器光照阴影规避控制方法-CN202211276284.8有效
发明人： 温昶煊;尚雨秾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-10-19 - 公布日： 2023-01-20 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开的一种地月系统中航天器光照阴影规避控制方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在圆型限制性三体模型下通过地月系统阴影约束条件分析得到航天器的地球自然光照规律及阴影情况；针对航天器在轨道上的轨迹是否会进入阴影区域进行预测判断，在检测到预测区间位于阴影区域时，将主动机动划分为“规避‑返回”两个阶段，并通过推导得到的以最小燃耗代价为优化目标的机动策略，根据所述机动策略施加脉冲进行阴影规避和返回标称轨道的三脉冲转移，实现对于轨道光照阴影的最小燃耗的主动规避控制，避免长时间阴影区域对航天器的不利影响，保证航天器在整个任务周期中保持更多的相对稳定工作状态，延长航天器的任务有效运行时间。
种地系统航天器光照阴影规避控制方法

[发明专利]针对给定高度段目标的考虑传感器指向的覆盖评价方法-CN202211258373.X在审
发明人： 温昶煊;孙杨雨茜;朱政帆;刘佳 -专利权人：北京理工大学;航天东方红卫星有限公司
申请日： 2022-10-14 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： G01S19/37 文献下载
摘要：本发明公开的针对空间给定高度段目标的考虑传感器指向的覆盖评价方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在目标坐标系下将空间目标等效为双高度段球层，在方位角和距离维度离散并以离散单元中心线的覆盖天顶角区间作为评价指标；在观测坐标系下建立传感器覆盖区域与方位角及对应覆盖天顶角的映射关系；联立观测坐标系和目标坐标系，通过定义视场边界与离散单元中心线存在的所有节点，按照节点的天顶角进行排序并依次读取进行覆盖性切换，得到任意传感器视场下目标区域的覆盖天顶角区间；针对覆盖区域最大化和交会概率最大化两种工况构建覆盖体积覆盖得分和考虑目标分布密度的加权得分两种评价指标体系，进而实现高效高精度覆盖性评价。
针对给定高度目标考虑传感器指向覆盖评价方法

[发明专利]一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法-CN202110549707.8有效
发明人：乔栋;庞博;温昶煊;韩宏伟 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-05-20 - 公布日： 2023-01-10 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明涉及一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法，特别涉及一种两个航天器进行博弈时，对两个航天器的燃耗约束进行处理的方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在考虑航天器燃耗约束的情况下，建立航天器微分博弈模型，基于最优控制理论推导出对应的最优条件，利用打靶法进行求解，同时由不考虑航天器燃耗约束情况向考虑燃耗约束情况进行逼近，最终得到考虑燃耗约束的航天器微分博弈问题的解，根据航天器博弈问题求解结果采取相应控制处理策略，进而解决航天器博弈领域相关技术问题。本发明具有收敛性好、适用性强的优点。
一种面向航天器飞行博弈燃耗约束处理方法

[发明专利]一种时间自由的空间飞行器最优单脉冲拦截方法-CN202210521690.X在审
发明人： 温昶煊;张国旭 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-05-13 - 公布日： 2022-09-13 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开的一种时间自由的空间飞行器最优单脉冲拦截方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：建立以地球中心为原点的地心赤道惯性坐标系，并且在该坐标系的基础上建立拦截器与目标的动力学方程与拦截条件约束；推导出最优单脉冲拦截的一阶必要条件，并建立最优拦截方程组；使用高阶泰勒展开方法对最优拦截方程组进行简化，得到解析的非线性方程组；使用牛顿迭代法求解该非线性方程组即得到最优脉冲，即在拦截时刻自由的条件下，通过求解拦截器的最优脉冲实现对在轨运行目标的拦截。本发明具有如下优点：(1)鲁棒性强、可靠性高；(2)机动脉冲最优；(3)对拦截器的轨道高度没有严格限制和约束；(4)半解析解，求解、拦截高效。
一种时间自由空间飞行器最优脉冲拦截方法

[发明专利]一种航天器飞行博弈中可交会的快速判别方法-CN202110561064.9有效
发明人：乔栋;庞博;温昶煊;韩宏伟 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-05-20 - 公布日： 2022-05-10 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明涉及一种航天器飞行博弈中可交会的快速判别方法，属于航空航天领域。本发明首先利用两航天器初始位置和动力学进行积分，找到两航天器无控轨道相距最近处的时刻td，分别求解td时刻两个航天器的可达能力边界，对两个可达集的几何关系进行判断，从而确定逃避航天器是否一定可交会。此处一定可交会指无论逃避航天器采用何种控制，一定存在一种控制方式使追逐航天器末端位置与逃避航天器重合。本发明在航天器博弈问题中，利用航天器的可达能力边界，快速判断目标可交会性的方法，具有计算速度快、收敛性好、适用性强的优点。
一种航天器飞行博弈交会快速判别方法

[发明专利]一种双高度段三维空间目标等体积离散方法-CN202111315287.3在审
发明人： 温昶煊;孙杨雨茜;曾春平;朱政帆 -专利权人：北京理工大学;航天东方红卫星有限公司
申请日： 2021-11-08 - 公布日： 2022-02-08 - 主分类号： G01S13/72 文献下载
摘要：本发明公开的一种双高度段三维空间目标等体积离散方法，属于航空航天领域。本发明对于由目标分布高度决定的双高度段球层，在距离和天顶角两个维度对双高度段球层进行等体积离散，在方位角维度对离散后的双高度段球层解析，以二维计算量实现三维空间目标离散，显著提升离散效率。本发明根据双高度段三维空间目标等体积离散单元的中心线的覆盖情况进行单个离散单元的覆盖判定，通过解析的方位角覆盖区间叠加方法，以一次区间叠加算法实现任意单个离散单元的多重覆盖区域判别，能够兼顾判别效率和精度。本发明将双高度段作为任意三维空间多目标段的子集，进行扩展判别，将本发明应用范围拓展至多高度段三维空间目标等体积离散和相应覆盖区域判别。
一种高度三维空间目标体积离散方法

[发明专利]一种针对近地目标拦截的发射窗口规划方法-CN202011265854.4有效
发明人： 温昶煊;贾飞达;庞博;韩宏伟 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-11-13 - 公布日： 2021-10-26 - 主分类号： F41H11/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种针对近地目标拦截的发射窗口规划方法，尤其适用于地面起飞的飞行器对中低轨近地目标进行拦截的发射窗口计算，属于航空航天技术领域。本发明首先根据拦截目标轨道高度，确定拦截器从地面起飞到拦截的飞行总时长范围；然后根据拦截器最大飞行时长确定其能够到达的范围外边界；然后基于可达范围外边界和飞行时长范围确定准发射窗口；之后对飞行时长范围进行划分，求解每个飞行时长点对应的拦截器可达环形范围；最后根据目标星下点与每个环形的穿越关系得到精确发射窗口。
一种针对目标拦截发射窗口规划方法

[发明专利]一种基于人工磁场的洛伦兹力悬浮方法-CN202010343833.3有效
发明人：程潏;乔栋;温昶煊;贾飞达 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2020-04-27 - 公布日： 2021-07-30 - 主分类号： H02N15/04 文献下载
摘要：本发明涉及航空航天领域，特别涉及一种基于人工磁场的洛伦兹力悬浮方法，适用于地球高轨上利用带电航天器的悬浮观测任务。本发明通过运动方程的平衡点位置坐标与人工磁场方向之间的解析表达式，以及引入合适的量纲对平衡点位置方程无量纲化，进而得到任意悬浮位置对应的人工磁场方向，并给出了所需人工磁场方向下超导线圈中需要的电流大小。本发明只需调整主星上三个正交的超导线圈中的电流大小，就能得到任意的人工磁场的方向，就能实现所需的位于平衡点的悬浮任务，还可以通过改变从星上的带电量进一步调节悬浮位置，无需消耗额外的化学燃料，在近距离悬浮的空间观测任务中具有应用前景。
一种基于人工磁场洛伦兹力悬浮方法

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