[发明专利]面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法

权利要求书

1.一种面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于，步骤如下：

(1)以GEO目标卫星为在轨服务对象，将两个空间机器人分别设为主星和子星，设计主星和子星编队飞行构型及轨道参数；

(2)根据地心惯性坐标系下卫星相对轨道动力学模型，建立自主导航系统状态模型；

(3)根据计算的主星和子星相对距离，判断子星否满足星敏感器观测距离要求，满足则进入步骤(4)，否则进入步骤(12)；

(4)根据解算的太阳、地球和子星三者位置关系，判断子星是否处在太阳光照区，是则进入步骤(5)，否则进入步骤(12)；

(5)根据解算的地球、主星和子星三者位置关系，判断地球否进入星敏感器视场，是则进入步骤(6)，否则进入步骤(12)；

(6)根据计算的子星可视星等，判断子星可视星等是否小于星敏感器可观测阈值，是则进入步骤(7)，否则进入步骤(12)；

(7)根据计算的子星相对主星方向矢量与星敏感器光轴指向夹角，判断子星是否在星敏感器视场范围内，是则进入步骤(8)，否则计算利用万向轴调整星敏感器光轴指向后，继续判断，是则进入步骤(8)，否则进入(12)；

(8)根据计算的子星在星敏感器二维像面阵坐标，判断子星是否在星敏感器二维像面阵内，是则进入步骤(9)，否则进入步骤(12)；

(9)计算子星相对主星的理论方向矢量和方位角与俯仰角，进入步骤(10)；

(10)调整星敏感器真实光轴指向与理论方向矢量一致，对子星进行真实观测，计算子星相对主星真实方向矢量，建立以单位方向矢量和距离为观测量的观测方程，进入步骤(11)；

(11)对所建立的状态方程和观测方程离散化，利用Unscented卡尔曼滤波算法估计主星位置和速度；

(12)结束观测。

2.根据权利要求1所述的面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于：所述步骤(1)中的轨道参数包括轨道半长轴a、轨道偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角ω、过近地点时刻t_p。

3.根据权利要求1所述的面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于：所述步骤(2)中建立自主导航系统状态模型过程如下：

在地心惯性坐标系下，当主星位置距离大于子星与主星相对距离的时候，建立主星相对目标子星轨道动力学模型

其中，δr⁽¹⁰⁾为子星相对主星方向矢量，r⁽⁰⁾为主星位置矢量，μ_e为地球引力常数，a_f为摄动力影响；

定义状态变量x＝[(δr⁽¹⁰⁾)^T (δv⁽¹⁰⁾)^T]^T，建立自主导航系统状态模型；

其中，f(x_t，u_t)为系统非线性连续状态转移函数，w_t为状态噪声。

4.根据权利要求1所述的面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于：所述步骤(3)中判断子星是否满足星敏感器观测距离要求过程如下：

计算主星相对子星距离|δr⁽¹⁰⁾|，判断其是否满足条件

L_min≤|δr⁽¹⁰⁾|≤L_max (3)

其中，|δr⁽¹⁰⁾|＝|r⁽¹⁾-r⁽⁰⁾|，r⁽⁰⁾和r⁽¹⁾为主星和子星位置矢量；L_min和L_max为星间观测所需最小和最大距离。