一种小天体定点悬停常推力控制方法

    公开(公告)号:CN107367942B

    公开(公告)日:2020-04-21

    申请号:CN201710767353.8

    申请日:2017-08-31

    Abstract: 本发明公开的一种小天体定点悬停常推力控制方法,属于深空探测技术领域。本发明通过建立小天体定点悬停动力学方程,得到探测器悬停点附近的非线性引力加速度,结合悬停精度要求设置控制死区边界,将小天体定点悬停过程划分为探测器在小天体固连系各轴上的初始状态到达阶段、引力漂移阶段和常推力控制阶段,根据小天体固连系各轴上非线性引力加速度分量的正负确定引力漂移阶段和常推力控制阶段在对应各轴运动状态相轨迹上的大致位置,以设置的控制死区边界作为引力漂移阶段和常推力控制阶段相轨迹的约束条件求切换边界位置,从而实现探测器在控制死区内稳定、省燃料的常推力悬停。本发明能够避免常推力发动机频繁点火,延长常推力发动机工作寿命。

    一种行星着陆动力下降几何凸轨迹制导方法

    公开(公告)号:CN107340716B

    公开(公告)日:2020-02-14

    申请号:CN201710544497.7

    申请日:2017-07-06

    Abstract: 本发明公开的一种行星着陆动力下降几何凸轨迹制导方法,属于深空探测技术领域。本发明在动力下降段采用能量最优制导律时,着陆轨迹几何曲率由着陆器状态决定;通过曲率分析确定满足几何凸轨迹的着陆器初始状态,当着陆器的初始状态满足几何凸轨迹的要求时,利用能量最优制导律实现最终着陆;当着陆器的初始状态不满足几何凸轨迹的要求时,着陆器以常加速度飞行,直到将着陆器的状态转换为满足几何凸轨迹的状态,再利用能量最优制导律实现最终着陆,提高着陆器的避障性能。本发明能够使着陆器在动力下降段沿几何凸轨迹实现最终着陆,提高着陆器的避障性能,为行星着陆的制导方法设计提供技术支持和参考。本发明可实现星载应用。

    一种行星精确着陆抗扰制导方法

    公开(公告)号:CN107202584B

    公开(公告)日:2020-02-14

    申请号:CN201710544571.5

    申请日:2017-07-06

    Abstract: 本发明公开的一种行星精确着陆抗扰制导方法,涉及一种行星精确着陆制导方法,属于深空探测技术领域。通过在行星下降过程中引入能够直接处理非线性及非凸约束的非线性模型预测控制方法,仅在有限维的滚动时域上计算行星精确着陆轨迹优化问题,降低计算量与求解难度,实现行星精确着陆制导律和最优轨迹的在线生成;同时,考虑下降过程中的外界扰动,采用扩张状态观测器对外界扰动进行实时估计并修正控制量,实现扰动补偿与抑制,提高着陆任务的安全性。本发明具有如下两个优点:(1)能够降低行星精确着陆轨迹优化问题的计算量与求解难度,实现最优轨迹的在线生成;(2)降低外界扰动对系统的影响,提高着陆任务的安全性。

    一种火星大气进入段最优预测制导方法

    公开(公告)号:CN106742069B

    公开(公告)日:2019-04-30

    申请号:CN201611243609.7

    申请日:2016-12-29

    Abstract: 本发明公开的一种火星大气进入段最优预测制导方法,涉及一种最优制导方法,属于深空探测技术领域。本发明将最优控制的方法引入火星大气进入段的制导律设计中,通过确定末端高度最优条件下的剖面形式,最优倾侧角开关曲线的最大值|σ|max和最小值|σ|min取值,以及开关曲线的开关时机,能够在满足末端开伞位置精度的同时,最大限度地提升末端高度,从而为火星进入、下降和着陆任务的后续操作提供更大的时间裕度,保证火星着陆探测任务的安全实施。此外,本发明通过搜索使得性能指标取得极小值的方式来确定开关时机采用所述的性能指标能够避免在线数值求解非线性方程时可能出现的无解的情形,从而提高算法的稳定性和鲁棒性,能够保证末端位置精度。

    一种基于光流信息的小天体定点着陆制导控制方法

    公开(公告)号:CN106672265B

    公开(公告)日:2019-02-15

    申请号:CN201611250994.8

    申请日:2016-12-29

    Abstract: 本发明涉及一种小天体着陆制导控制方法,特别涉及一种基于光流信息的小天体定点着陆制导控制方法,属于深空探测领域。该方法利用光流法获取探测器的光流信息:利用相机获取着陆区的视线信息:利用步骤二得到的光流信息和步骤三得到的着陆区视线信息,设计探测器着陆过程所需的控制律,求取探测器的控制加速度a,带入到公式(1),修正水平方向位置偏差,进而对探测器水平位置进行约束,实现定点着陆。该方法利用星载导航相机获得着陆区的视线信息,不需要引入新的敏感器设备,并且具有作为备用导航制导方案的潜质。

    一种小天体表面导航特征区域检测方法

    公开(公告)号:CN107389072A

    公开(公告)日:2017-11-24

    申请号:CN201710694263.0

    申请日:2017-08-15

    Abstract: 本发明公开的一种小天体表面导航特征区域检测方法,属于深空探测领域。本发明首先在获取到小天体的光学导航图像以后,通过局部阈值分割算法,得到小天体表面的兴趣阴影区域,建立候选导航特征区域;通过聚类分割,判断该候选区域内是否存在光亮区,将不存在光亮区的候选区域剔除;在候选导航特征区域的阴影区与光亮区之间提取过渡区域,计算过渡区域的约束条件特征参数,并将满足约束条件的候选特征区域筛选出来作为导航特征区域,生成特征点,对导航特征区域匹配,从而实现对小天体附近的相对自主光学导航。本发明要解决的问题是:在目标小天体表面特征匮乏条件下,提供一种导航精度高和算法简单、计算量小的小天体表面导航特征区域检测方法。

    一种小天体定点悬停常推力控制方法

    公开(公告)号:CN107367942A

    公开(公告)日:2017-11-21

    申请号:CN201710767353.8

    申请日:2017-08-31

    Abstract: 本发明公开的一种小天体定点悬停常推力控制方法,属于深空探测技术领域。本发明通过建立小天体定点悬停动力学方程,得到探测器悬停点附近的非线性引力加速度,结合悬停精度要求设置控制死区边界,将小天体定点悬停过程划分为探测器在小天体固连系各轴上的初始状态到达阶段、引力漂移阶段和常推力控制阶段,根据小天体固连系各轴上非线性引力加速度分量的正负确定引力漂移阶段和常推力控制阶段在对应各轴运动状态相轨迹上的大致位置,以设置的控制死区边界作为引力漂移阶段和常推力控制阶段相轨迹的约束条件求切换边界位置,从而实现探测器在控制死区内稳定、省燃料的常推力悬停。本发明能够避免常推力发动机频繁点火,延长常推力发动机工作寿命。

    一种小天体附着探测下降轨迹优化方法

    公开(公告)号:CN106778012A

    公开(公告)日:2017-05-31

    申请号:CN201611243319.2

    申请日:2016-12-29

    CPC classification number: G16Z99/00

    Abstract: 本发明涉及一种小天体附着探测下降轨迹优化方法,属于航天航空领域。本发明采用内球谐引力场模型估计目标小天体附近的引力加速度,采用凸优化算法解最优控制问题。采用内球谐引力场模型估计小天体附近引力加速度,具有计算效率高的优点。采用凸优化算法求解燃耗最优控制问题,避免了间接法的推导复杂,以及协态变量无物理意义不易猜测的问题,推导步骤较为简便,节约了计算时间,是一种快速、高精度的估计优化方法,且所得结果符合初始和末端状态约束、动力学约束和控制约束。

    一种小天体表面附着运动主动控制方法

    公开(公告)号:CN105739537A

    公开(公告)日:2016-07-06

    申请号:CN201610187069.9

    申请日:2016-03-29

    CPC classification number: G05D1/12

    Abstract: 本发明涉及一种小天体表面附着运动主动控制方法,属于航天航空领域。本发明目的是为了解决传统的小天体表面探测器不能实现定点移动的问题。本方法中探测器的初始状态为附着在小天体表面,探测器以弹跳的形式向目标点运动。通过在初始点和目标点之间设置多个中间路径点,设计制导算法使得探测器最终沿中间路径点抵达目标点。受小天体表面不规则弱引力的影响,探测器的实际飞行轨迹将偏离标称轨迹,因此在自由飞行过程中,施加轨迹修正速度脉冲Δvi,使得探测器能够沿中间路径点最终到达目标点。最后施加反向速度脉冲使探测器停留在目标点,完成科学考察任务。本发明能够实现探测器在小天体表面的定点探测,减少了构型设计的复杂度,不需要特别设计执行机构,而仅利用脉冲发动机完成驱动。

    一种基于姿态信息的加速度计校准方法

    公开(公告)号:CN105606846A

    公开(公告)日:2016-05-25

    申请号:CN201510599817.X

    申请日:2015-09-18

    Abstract: 本发明公开的一种基于姿态信息的加速度计校准方法,涉及一种加速度计校准方法,属于深空探测技术领域。本发明为了在缺少位置测量信息的情况下进行加速度计校准,采用无陀螺仪惯导方式,推导加速度计输出模型,利用姿态确定系统输出,结合非线性滤波方法进行加速度计漂移估计,重解算加速度计漂移及相应误差方差阵,将加速度计漂移及相应误差方差阵输入非线性滤波器,估计出加速度计漂移,完成加速度计校准,提高校准精度,进而保证大气进入段自主导航性能。本发明要解决的技术问题是在缺少位置测量信息的情况下提高行星接近段加速度计校准精度,保证大气进入段自主导航性能。

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