能量最优的航天器连续动态避障轨迹规划

• 作者: 康国华 张晗 魏建宇 吴佳奇 张雷
• 来源期刊: 宇航学报
• 关键词: 轨迹规划 线性相对运动 能量最优 动态避障 有限时间约束
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 飞行器设计与力学|Flight Vehicle Design and Mechanics
• 页码范围: 305-313
• 页数: 9页
• 分类号: V448.25
• 语种: 中文
• DOI: 10.3873/j.issn.1000-1328.2021.03.005

摘要

针对传统脉冲避障算法在航天器轨迹规划应用中存在对瞬时推力依赖性强且燃料消耗量大的问题,提出能量最优的连续动态避障算法.该算法首先基于线性相对运动方程与有限时间的能量最优模型,建立了相对运动能量最优模型,同时验证了模型最优性;其次将动态障碍物的y向运动误差偏移与正态分布概率引入避碰安全距离模型,修正了追踪航天器动态避障的范围,确定了安全距离矢量长度,增强了规避障碍的可靠性;最后通过障碍物速度矢量与追踪器航天器速度矢量夹角确定动态避障点方向,减少燃料消耗的同时提高了避障的有效性、准确性.通过仿真验证,该算法可以自适应选取规避障碍点,有效规避动态障碍;工质燃料消耗较小,有效延长航天器在轨寿命.