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[发明专利]多约束行星着陆轨迹矢量规划方法-CN202110685411.9有效
发明人：崔平远;龙嘉腾;朱圣英;梁子璇;徐瑞 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-06-21 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开的多约束行星着陆轨迹矢量规划方法，涉及一种行星着陆轨迹规划方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：在给出多约束行星着陆轨迹矢量规划问题的一般形式的基础上，将行星着陆的多约束划分为角度幅值约束、轨迹方向约束和避障距离约束，通过在轨迹规划问题中引入轨迹方向约束，能够有效提高障碍规避能力；为降低轨迹规划问题的解算复杂度，将三类约束形式统一为角度幅值约束，实现多约束行星着陆轨迹矢量规划问题中多约束的形式统一，能够有效提高轨迹优化的解算效率，并保证轨迹规划算法的实时性和收敛性。
约束行星着陆轨迹矢量规划方法

[发明专利]火星大气辅助降轨多源信息融合自主导航方法-CN202310812232.6在审
发明人：崔平远;冷旭晋;朱圣英;龙嘉腾;徐瑞 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-07-04 - 公布日： 2023-10-10 - 主分类号： G01C21/24 文献下载
摘要：本发明公开的火星大气辅助降轨多源信息融合自主导航方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：在无线电通信测距过程中将火星轨道器作为信标，通过轨道器和探测器之间的无线电通信实现相对距离的测量。在无线电测量失效的情况下，当探测器位于大气层内时，利用动压测量信息辅助IMU进行自主导航；当探测器位于大气层外时，由于远离大气，动压测量无法使用，利用雷达测高信息辅助IMU自主导航。融合IMU、无线电通信测距、动压测量、雷达测高多源测量信息，建立不同情况下的组合导航方式，根据轨道器是否可见、探测器所处大气环境切换自主组合导航方式，确保复杂情况下探测器自主导航的可靠性，提高火星大气辅助降轨自主导航的精度。
火星大气辅助降轨多源信息融合自主导航方法

[发明专利]小行星悬停\附着探测轨迹初始位置优化方法-CN202310747582.9在审
发明人：梁子璇;王熹;崔平远;朱圣英;徐瑞;龙嘉腾;葛丹桐 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-06-25 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开的小行星悬停/附着探测轨迹初始位置优化方法，属于航天器制导与控制技术领域。本发明实现方法为：通过悬停过程的动力学方程建立最小悬停燃耗评估模型，以最小悬停燃耗为优化指标，优化得到给定悬停点的最小悬停燃耗。根据探测器附着过程的动力学模型，利用序列凸优化法优化附着燃耗最优轨迹，求取给定悬停点条件下附着过程的最小燃耗，完成悬停点附着轨迹最小燃耗评估模型的搭建。在悬停燃耗评估模型和附着轨迹最小燃耗评估模型的基础上，建立考虑附着的悬停点优化问题模型，以悬停点位置和附着时间参数为优化变量，以悬停和附着过程的总燃耗为性能指标，采用内点法优化求解得到悬停过程和附着过程所需总燃耗最小的悬停位置。
小行星悬停附着探测轨迹初始位置优化方法

[发明专利]弱引力小天体柔性附着位姿协同控制方法-CN202111078553.5有效
发明人：朱圣英;隋志辉;崔平远;徐瑞;梁子璇;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-09-15 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开的弱引力小天体柔性附着位姿协同控制方法，属于深空探测器控制技术领域。本发明考虑柔性探测器节点间距离的不确定性，根据控制器的布局建立探测器姿态动力学模型和分配模型，分析节点间距离的不确定性扰动对控制结果造成的影响程度，基于该影响程度和探测器当前的状态设置最大误差范数阈值，把节点间距离不确定性作为对协同控制模型的扰动，根据协同控制模型稳定性设置扰动范数阈值判断扰动对模型的影响程度；利用扰动范数阈值能够筛选所有探测器控制分配模型稳定状态，避免对探测器控制分配模型稳定状态的遗漏，保证三个控制节点输出的控制结果准确跟踪探测器的期望指令，减少探测器控制冗余操作，节省燃料消耗，提高控制分配效率。
引力天体柔性附着协同控制方法

[发明专利]非合作目标附着多节点智能协同制导方法-CN202310852435.8在审
发明人：梁子璇;吕畅;崔平远;朱圣英;葛丹桐;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-07-12 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明公开的非合作目标附着多节点智能协同制导方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：采用主推力加补偿推力的协同制导架构，主推力用于保证每个节点实现到目标的双零附着，补偿推力用于保持附着过程中着陆器姿态平稳，减小节点推力冲突。使用能量最优控制策略计算主推力。针对多节点协同附着问题符合多智能体马尔可夫决策过程的特点，构建用于确定多节点补偿推力制导参数的多智能体系统。每个节点根据节点对应智能体给出制导参数，结合滚动优化的能量最优控制策略计算补偿推力。根据三节点状态设计奖赏函数用于满足姿态平稳约束，提升安全性；根据三节点动作设计神经网络损失函数减少节点推力冲突和推力饱和，降低燃料消耗。
合作目标附着节点智能协同制导方法

[发明专利]行星表面复杂地形区安全着陆制导方法-CN202211095271.0有效
发明人：朱圣英;杨贺;崔平远;徐瑞;梁子璇;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-09-05 - 公布日： 2023-08-11 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开的行星表面复杂地形区安全着陆制导方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：建立探测器在行星着陆点固连坐标系下的动力学方程；引入探测器位置的协方差矩阵，计算探测器与各障碍区域的碰撞概率。将传统的多滑模控制律和碰撞概率结合，设计三轴相对位置向量作为第一滑模面，通过选择多幂次形式趋近律提高所述滑模面的收敛速度，利用趋近律设计融入碰撞概率的第二滑模面；利用李雅普诺夫函数构建具有解析形式的制导律，基于所述制导律实现碰撞概率多滑模制导，利用求取的加速度控制探测器着陆轨迹，降低探测器状态不确定性条件对探测器障碍规避控制的影响，进而保证在行星表面复杂地形区域安全着陆。
行星表面复杂地形安全着陆制导方法

[发明专利]柔性着陆器智能附着控制方法-CN202310616394.2在审
发明人：梁子璇;鲁冰洁;崔平远;朱圣英;龙嘉腾;葛丹桐 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-05-29 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明公开的柔性着陆器智能附着控制方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：通过推力节点之间的高度差来表征柔性着陆器的整体姿态，将柔性着陆器的姿态控制问题转化为节点间高度差的控制问题；设计解析标称‑智能补偿的节点高度差控制律，通过反馈节点高度差及其变化率确定解析标称控制项，通过神经网络学习柔性内力差设计智能补偿项，得到以节点推力差为控制量的解析标称‑智能补偿的节点高度差控制律；通过设计节点推力分配律，实现节点推力差控制量向各节点推力器的合理分配。应用本发明的柔性着陆器能够协调各推力器的控制能力，实现整体姿态机动和姿态保持，控制过程具有良好的瞬态性能和稳态性能。
柔性着陆智能附着控制方法

[发明专利]空间非合作机动目标多约束附着制导方法-CN202310624775.5在审
发明人：梁子璇;黄美伊;崔平远;朱圣英;徐瑞;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-05-30 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明公开的空间非合作机动目标多约束附着制导方法，属于航天器制导与控制技术领域。本发明实现方法为：建立视线坐标系下的相对动力学模型，通过简化视线相对动力学模型，将航天器运动分解为考虑附着角度约束的侧向运动与需要考虑终端位置与速度约束的纵向运动，并分别构建制导律；引入制导参数自适应调节方法，在考虑附着角度约束的同时降低目标机动引起的附着位置与速度误差；在极端情况下定向附着目标困难时，通过优化角度约束系数熔断策略，提高附着位置与速度精度，实现空间非合作机动目标多约束附着制导。本发明构建的解析制导律计算效率高，能够同时对附着位置、速度和角度进行约束，并在兼顾附着角度的基础上提高附着位置与速度精度。
空间合作机动目标约束附着制导方法

[发明专利]地外天体软着陆增广曲率制导方法-CN202310257349.2在审
发明人：朱圣英;杨贺;崔平远;徐瑞;梁子璇;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-03-17 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明公开的地外天体软着陆增广曲率制导方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：建立探测器在行星表面固连坐标系下的动力学方程。根据轨迹几何曲率理论，结合能量最优制导律，建立构建轨迹曲率制导的基本形式并推导得到曲率制导的拓展形式。在轨迹曲率制导律中，通过推力补偿项表征探测器是否在障碍影响区域以及施加在障碍影响区域的补偿推力，得到地外天体软着陆增广曲率制导律，补偿推力仅作用于地形障碍附近一定空间区域，能耗更接近能量最优制导律。利用求取的加速度进行地外天体软着陆的制导，进一步提升探测器面对地表障碍时的相对高度，进而提升探测器面对地表障碍的避障能力。本发明还具有实时性高的优点。
天体软着陆增广曲率制导方法

[发明专利]小天体表面弹跳移动姿态机动控制方法-CN202310291115.X在审
发明人：朱圣英;杨哲;崔平远;徐瑞;梁子璇;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-03-23 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： B64G1/16 文献下载
摘要：本发明公开的小天体表面弹跳移动姿态机动控制方法，属于深空探测领域。本发明实现方法为：针对探测器弹跳移动的姿态机动问题，分别建立探测器在小天体固连坐标系和小天体表面坐标系下起跳后的动力学方程。探测器在起跳后因转动惯量的不确定和外界干扰，其姿态的变化会使碰撞后的下一次弹跳过程变得无法预测，通过建立包含自身转动惯量不确定性和外界环境扰动的总干扰的探测器弹跳移动误差姿态动力学模型，设计包含有限时间控制的滑模面，提高探测器系统状态的收敛效率以及姿态机动控制精度。在有限时间滑模面的基础上引入自适应机制，增强探测器系统的鲁棒性，进而保证探测器能够以较快的速度和较好的精度机动到目标碰撞姿态。
天体表面弹跳移动姿态机动控制方法

[发明专利]行星着陆自主光学导航陆标鲁棒优选方法-CN202310026242.7在审
发明人：崔平远;修文博;龙嘉腾;朱圣英;葛丹桐 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-01-09 - 公布日： 2023-05-09 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开的一种行星着陆自主光学导航陆标鲁棒优选方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：利用着陆器高度信息确定像平面投影到行星表面的尺度，根据几何关系推导出视场的四边形顶点表达式；利用视场顶点偏差与着陆器位姿误差相互关系，将位姿不确定性转换到视场顶点不确定性，利用误差椭圆描述视场顶点不确定性分布；筛选公切线交点构成的四边形区域即为着陆器位姿不确定性下的视场交集；利用标称轨迹和相机参数预估视场序列，结合视场交集获取方法得到视场交集序列，视场交集序列通过离线预估得到，减小着陆器星载计算量；利用导航系统可观测性建立陆标优选指标，对视场交集序列内陆标优化选取，减弱位姿不确定对选取陆标的影响。
行星着陆自主光学导航陆标鲁棒优选方法

[发明专利]小行星附着三节点柔性探测器目标导向姿态规划方法-CN202310167446.2在审
发明人：徐瑞;朱哲;李朝玉;朱圣英;高艾;梁子璇;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-02-27 - 公布日： 2023-05-09 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明公开的小行星附着三节点柔性探测器目标导向姿态规划方法，属于航天器姿态控制与规划领域。本发明通过建立柔性三节点形变与内力方程，构建节点平面耦合动力学模型，实现对柔性三节点探测器的姿态描述和动力学约束表征；本发明通过构建局部优化扩展策略改进RRT算法，将目标姿态对应的终端状态设置为扩展的目标状态点，增强沿姿态路径机动的目的性；以缩短到目标姿态的距离为优化目标，结合节点平面耦合动力学模型构建二次规划问题；本发明通过基于局部优化扩展策略的改进RRT算法求解所述二次规划问题，保证在多约束下姿态机动平稳无退绕到达目标姿态，能够实现柔性探测器姿态机动平滑稳定，实现小行星探测器的柔性附着。
小行星附着节点柔性探测器目标导向姿态规划方法

[发明专利]火星进入段抗饱和轨迹优化方法-CN202211485610.6在审
发明人：梁子璇;顾贺娜;崔平远;朱圣英;徐瑞;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-11-24 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明公开的一种火星进入段抗饱和轨迹优化方法，属于飞行器制导控制领域。本发明实现方法为：将跟踪该阻力加速度曲线得到的倾侧角定义为计算倾侧角；采用三水平正交表选取气动参数扰动组合，进而构建计算倾侧角对扰动组合的敏感性公式，通过所述敏感性公式量化气动参数扰动对计算倾侧角的影响；为了满足着陆器在气动扰动下的终端约束要求和抗饱和能力的要求，分别设计终端约束优化指标和基于敏感性公式的抗饱和优化指标，对高度航程约束指标、抗饱和指标两个优化指标进行线性加权，得到提高抗饱和能力的进入轨迹优化综合指标。利用优化方法对上述综合指标进行优化，得到优化后的倾侧角‑能量剖面，跟踪该剖面后得到抗饱和进入轨迹。
火星进入饱和轨迹优化方法

[发明专利]双体小行星悬停探测自适应控制方法-CN202211499774.4在审
发明人：朱圣英;隋志辉;崔平远;徐瑞;梁子璇;龙嘉腾 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-11-28 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开的双体小行星悬停探测自适应控制方法，属于深空探测控制技术领域。本发明通过选择轨道初值得到探测器在平衡点附近的有界周期轨道，通过行自适应控制将探测器保持在标称悬停轨道附近能有效减少探测器在长时间悬停过程中的燃料消耗；在线性二次最优控制的基础上对权重矩阵进行动态选取，在初始时刻，探测器距离标称位置存在较大位置误差，此时控制器输出较大控制力使探测器尽快到达目标位置；在到达标称悬停轨道附近时，控制器仅需提供较小的控制力实现探测器的轨道保持运动，进而进一步减少探测器的燃料消耗。本发明对平衡点附近标称悬停轨道与探测器的状态之间的位置误差进行模糊化处理，通过权重选取提高探测器自适应能力。
小行星悬停探测自适应控制方法

[发明专利]巨型星座轨道保持迭代学习控制方法-CN202211294213.0在审
发明人：崔平远;陶昊宸;龙嘉腾;朱圣英;徐瑞 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-10-21 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： H04B7/185 文献下载
摘要：本发明公开的巨型星座轨道保持迭代学习控制方法，属于卫星星座在轨运行与预警规避领域。本发明实现方法为：在巨型星座分布密集、轨道层间距小以及相对摄动无法精确建模的背景下，根据星座卫星间相对动力学模型，设计相对轨道保持反馈控制律，以抑制非周期摄动对高精度相对轨道保持的影响；针对星座卫星间相对摄动的周期性特点，设计相对轨道保持反馈控制律和不显含初始状态的迭代学习控制律，通过二者协同调整卫星速度、修正轨道参数，消除星座卫星间相对轨道保持偏差，实现星座卫星间相对轨道的精确自主保持，并使控制律的收敛性不受启动时刻的初始状态影响，进而在不影响卫星正常任务的同时，减小碰撞风险，提高巨型星座运行安全性。
巨型星座轨道保持学习控制方法

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