(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210944963.1 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 叶东　尹龙逊　肖岩　张庆泽　 孙兆伟　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 岳昕 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划 方法 (57)摘要 一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划 方法， 本发明涉及航天器抵近轨道规划方法。 本 发明的目的是为了解决现有优化过程花费的时 间长， 算法稳定性也难以保证， 不适合星载计算 机执行轨道机动任务的实时计算性， 很容易错过 执行任务的窗口期的问题。 过程为： 观测卫星A位 于GEO轨道初始停泊段， A在t0脉冲时间开始机 动， 在t0‑t1时间段A进入远程机动段； 针对停泊 的情况： 在t2后进入近程机动段； 先近程段再远 程段再全局优化得到t0、 t1、 t2和所消耗的燃料； 针对不停泊的情况： 在t1后进入近程机动段； 先 近程段再远程段再全局优化得到t0、 t1和所消耗 的燃料； 找到燃料消耗最小的R。 本发明用于航天 器抵近轨道规划领域。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115238518 A 2022.10.25 CN 115238518 A 1.一种利用迭代优化的航天器抵 近轨道规划方法， 其特 征在于： 所述方法具体过程 为： 针对停泊的情况包括以下步骤： S1： 观测卫星A位于GEO轨道初始停泊段， 对观测卫星A施加脉冲， 观测卫星A在t0脉冲时 间开始机动， 在t0‑t1脉冲时间段观测卫星A进入远程机动段， 在t1‑t2脉冲时间段观测卫星A 进入停泊段， 在t2脉冲时间后观测卫星A进入近程机动段； S2： 第一次优化近程段在满足任务需求的前提下以时间t2为优化变量， 使观测卫星A于 tT时机动至目标卫星B与太阳连线方向， 观测卫星A与目标卫星B的观测距离为R； 得到满足 近程约束的最短执 行任务时间t2； S3： 第一次优化远程段包括两个时间变量t0、 t1， 时间变量t0是观测卫星A自由飞行时 间， 时间变量t1是观测卫星A机动后的自由飞行时间； 远程优化的目标为远程段燃料最省， 得到时间变量t0、 t1； S4： 第二次优化近程段在满足任务需求的前提下以S2得到的满足近程约束的最短执行 任务时间t2为优化变量， 使观测卫星A于tT时机动至目标卫星B与太阳连线方向， 观测卫星A 与目标卫星B的观测距离为R； 得到满足近程约束的燃料最省的近程机动时间t2； S5： 将S3第一次优化远程段得到的时间变量t0、 t1和S4第二次优化近程段的得到的时间 t2放入全局优化中进行优化， 得到满足任务需求下的燃料最省的时间变量t0、 t1、 t2和所消 耗的燃料； S6： 循环搜索Rmin→Rmax， 找到燃料消耗 最小的R， 作为优化输出； Rmin为观测卫星A与目标卫星B的观测距离最小值， Rmax为观测卫星A与目标卫星B的观测 距离最大值； 针对不停泊的情况， 包括以下步骤： 步骤1： 观测卫星A位于GEO轨道初始停泊段， 对观测卫星A施加脉冲， 观测卫星A在 t0脉冲 时间开始机动， 在t0‑t1脉冲时间段观测卫星A进入远程机动段， 在t1脉冲时间后观测卫星A 进入近程机动段； 步骤2： 第一次优化近程段在满足任 务需求的前提下以时间t1为优化变量， 使观测卫星A 于tT时机动至目标卫星B与太阳连线方向， 观测卫星A与目标卫星B的观测距离为R， 通过算 法得到满足近程约束的最短执 行任务时间t1； 步骤3： 第一次优化远程段包括两个时间变量t0、 t1， 时间变量t0是观测卫星A 自由飞行 时间， 时间变量t1是观测卫星A机动后的自由飞行时间； 远程优化的目标为远程段燃料最 省， 得到时间变量t0、 t1； 步骤4： 第二次优化近程段在满足任 务需求的前提下以时间t1为优化变量， 使观测卫星A 于tT时机动至目标卫星B与太阳连线方向， 观测卫星A与目标卫星B的观测距离为R； 得到满 足近程约束的燃料最省的近程机动时间t1； 步骤5： 将步骤3第一次优 化远程段得到的时间变量t0和步骤4第二次优 化近程段得到的 时间t1放入全局优化中进行优化， 得到满足任务需求的燃料最省的时间变量t0、 t1和所消耗 的燃料； 步骤6： 循环搜索Rmin→Rmax， 找到燃料消耗 最小的R， 作为优化输出； Rmin为观测卫星A与目标卫星B的观测距离最小值， Rmax为观测卫星A与目标卫星B的观测 距离最大值。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115238518 A 22.根据权利要求1所述的一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划方法， 其特征在于： 所述S1中近 程机动段观测卫星A成像相机的开机时刻为tON， 近程机动段观测卫星A成像相机 的关机时刻为tOFF， tT为tON到tOFF中的时刻。 3.根据权利要求2所述的一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划方法， 其特征在于： 所述S2中满足近程约束的最短执 行任务时间t2作为第一次远程优化时间变量的上界。 4.根据权利要求3所述的一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划方法， 其特征在于： 所述S3中时间变量t1作为第二次近程优化时间变量的下界。 5.根据权利要求1所述的一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划方法， 其特征在于： 所述步骤1中近程机动段观测卫星A成像相机的开机时刻为tON， 近程机动段观测卫星A成像 相机的关机时刻为tOFF， tT为tON到tOFF中的时刻。 6.根据权利要求5所述的一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划方法， 其特征在于： 所述步骤2中满足近程约束的最短执 行任务时间t1作为第一次远程优化时间变量的上界。 7.根据权利要求6所述的一种利用迭代优化的航天器抵近轨道规划方法， 其特征在于： 所述步骤3中时间变量t1作为第二次近程优化时间变量的下界。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115238518 A 3