[发明专利]一种用于非合作机动目标拦截的轨道控制方法

摘要

本发明公开了一种用于非合作机动目标拦截的轨道控制方法，提出了以目标运动估计为基础，近距离逼近的末端控制为核心的拦截思路，在远程导引阶段基于变轨燃料优化模型提出了两脉冲最优变轨方法，在近距离跟踪逼近阶段，考虑目标存在机动不确定性建立了相对运动模型，提出了目标运动估计方法，最后，为了达到精确拦截，提出在目标未机动前采取最优控制的优化轨道方法逼近目标，在目标机动后采取滑模控制的方式进行最后拦截。

主权项

1.一种用于非合作机动目标拦截的轨道控制方法，利用远程导引部分的变轨过程，使追踪星达到目标区域，追踪星在目标区域探测到目标星，并进入相对运动自主控制阶段，然后追踪星对目标星的机动运动参数进行估计，最后根据对目标星运动参数的估计实现追踪星近距离跟踪逼近控制，最终实现追踪星对目标星的拦截操作，其具体方法为：A、通过以燃料优化为目标，建立两脉冲变轨控制模型，通过由变轨控制模型形成的远程导引部分对追踪星进行轨道转移，使追踪星在特定时间到达离目标星100km以内的轨道上，进入追踪星可以探测到目标星的范围内，之后由追踪星进行自主控制；B、以追踪星为原点，追踪星轨道半径方向为x轴，速度方向为y轴，由右手守则决定z轴，在追踪星的轨道坐标系上建立线性相对运动模型；C、在目标星机动时，根据卡尔曼滤波原理建立运动参数估计模型，并通过将外在摄动力和控制力作为一个整体，摄动因素认为是一种特殊的机动控制力，对运动参数估计模型进行简化，实现对目标星进行运动估计，其中，运动估计包括：a、当目标星没有机动，处于自由飞行状态，则直接根据相对运动模型推导两星的相对运动；b、当目标星存在机动加速度，利用最终状态更新值和相对运动模型推导值之差可知在不考虑机动性模型偏差的情况下目标星实际运动的运动参数，并用以下公式获得目标星运动的三轴加速度值；D、根据对目标星运动参数的获取实现追踪星近距离跟踪逼近控制，最终完成拦截，其中近距离跟踪逼近控制包括：a、在目标星未机动前采取最优控制的优化轨道逼近目标，根据追踪星与目标星的相对运动模型可以得到一条时间‑燃料综合优化的拦截飞行轨道；b、在目标星机动后脱离追踪星的拦截飞行轨道，则追踪星根据目标星机动参数估计的误差、相对运动模型的参数变化，采用具有完全鲁棒性的滑模控制的方式进行精确逼近。