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公开(公告)号：CN116625173A
公开(公告)日：2023-08-22
申请号：CN202310607538.8
申请日：2023-05-26
Applicant: 北京理工大学 , 北京电子工程总体研究所
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN114594785B
公开(公告)日：2023-07-14
申请号：CN202210049148.9
申请日：2022-01-17
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明公开的基于混合整数二阶锥优化的无人机避障实时轨迹规划方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：构建最短时间的最优控制问题，将其转为固定时间最优控制问题；引入无量纲状态量θ对航向角的正切值进行替换，引入约束将动力学与目标函数中的非凸项转至此约束中，定义变量u将非凸项转移至不等式约束|u|≤ωmaxδ3/V；引入整型变量ηj，使二维平面任意形状的避障约束成为线性约束；对产生的非凸不等式约束|u|≤ωmaxδ3/V进行线性化处理；迭代求解该混合整数二阶锥优化问题，实现无人机避障实时轨迹最优规划。本发明具有如下优点：(1)求解混合整数二阶锥优化问题，规划高效；(2)对障碍物的形状没有严格的限制；(3)能够实现时间最优；(4)规划可靠性高。
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公开(公告)号：CN116187011A
公开(公告)日：2023-05-30
申请号：CN202211698692.2
申请日：2022-12-28
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , G06Q10/04 , G06F119/14 , G06F111/04
Abstract: 本发明公开的一种多航天器分布式迁移机动的序列凸优化方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：建立集群迁移机动的动力学模型；根据集群迁移机动的控制方式、避障、节省燃料的任务特性，建立大规模集群迁移机动问题的优化模型。通过非线性等式约束松弛将机动优化问题凸化，通过对避障约束解耦实现集群迁移机动优化问题的分解。通过数值积分将时变连续的分布式解耦的最优问题转化为凸优化的离散子问题。以凸化后的离散子问题为每一步迭代的内环节，以序列迭代逼近策略在有限步数求解得到最优的集群大规模迁移机动转移轨迹以及对应控制。本发明能够在考虑多禁忌路径约束和时间约束前提下，实现集群航天器连续推力迁移机动轨迹的在线优化。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115840467A
公开(公告)日：2023-03-24
申请号：CN202211705753.3
申请日：2022-12-29
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN115048769A
公开(公告)日：2022-09-13
申请号：CN202210521690.X
申请日：2022-05-13
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , G06F119/14
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN114594785A
公开(公告)日：2022-06-07
申请号：CN202210049148.9
申请日：2022-01-17
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明公开的基于混合整数二阶锥优化的无人机避障实时轨迹规划方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：构建最短时间的最优控制问题，将其转为固定时间最优控制问题；引入无量纲状态量θ对航向角的正切值进行替换，引入约束将动力学与目标函数中的非凸项转至此约束中，定义变量u将非凸项转移至不等式约束|u|≤ωmaxδ3/V；引入整型变量ηj，使二维平面任意形状的避障约束成为线性约束；对产生的非凸不等式约束|u|≤ωmaxδ3/V进行线性化处理；迭代求解该混合整数二阶锥优化问题，实现无人机避障实时轨迹最优规划。本发明具有如下优点：(1)求解混合整数二阶锥优化问题，规划高效；(2)对障碍物的形状没有严格的限制；(3)能够实现时间最优；(4)规划可靠性高。
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公开(公告)号：CN115048769B
公开(公告)日：2025-01-03
申请号：CN202210521690.X
申请日：2022-05-13
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , G06F119/14
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN117232533A
公开(公告)日：2023-12-15
申请号：CN202311242499.2
申请日：2023-09-25
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的一种考虑规避约束的空间交会制导方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：在地心惯性坐标系上建立航天器的动力学方程与控制量约束；建立航天器对地球的切线锥角，并使目标在该角度之外，解析地构建地球背景规避约束；以航天器和目标在遭遇时刻的距离最小化为优化目标，构建交会轨迹规划问题P1；采用基于高阶信赖域惩罚的序列凸规划方法求解交会轨迹规划问题P1，获取标称轨迹和标称交会时刻；在当前制导时刻，构建与状态量和控制量相关的二次型跟踪问题，将航天器动力学在标称轨迹处线性化，采用基于限幅线性二次型调节器的半解析方法获取最优控制量；根据最优控制量实现考虑地球背景规避约束的空间交会制导。
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