恭喜哈尔滨工业大学;北京控制工程研究所郭延宁获国家专利权
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龙图腾网恭喜哈尔滨工业大学;北京控制工程研究所申请的专利基于阻力预测的火星大气进入路径约束处理方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116150997B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310150018.9,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权基于阻力预测的火星大气进入路径约束处理方法是由郭延宁;唐搏;吕跃勇;郭敏文;张海博设计研发完成,并于2023-02-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于阻力预测的火星大气进入路径约束处理方法在说明书摘要公布了:基于阻力预测的火星大气进入路径约束处理方法,属于制导律设计技术领域,本发明为解决现有技术存在探测器的高精度跟踪参考轨迹与安全状态无法兼顾的问题。它包括:根据探测器的物理参数和路径约束条件获得路径约束控制量;根据探测器进入火星大气的期望进入位置和终端位置获得探测器的期望跟踪轨迹;根据探测器的期望跟踪轨迹,获得跟踪制导律,输出期望控制量,对期望控制量进行限幅计算,获得探测器的实际控制量;根据探测器的实际控制量,获得探测器的动力学方程,对探测器进入火星大气的进入路径进行约束。本发明用于对火星大气进入过程的路径约束进行在线修正。
本发明授权基于阻力预测的火星大气进入路径约束处理方法在权利要求书中公布了:1.基于阻力预测的火星大气进入路径约束处理方法,其特征在于,它包括:S1、根据探测器的物理参数和路径约束条件获得路径约束控制量;S2、根据探测器进入火星大气的期望进入位置和终端位置获得探测器的期望跟踪轨迹;S3、根据探测器的期望跟踪轨迹,获得跟踪制导律,输出期望控制量,对期望控制量进行限幅计算,获得探测器的实际控制量;S4、根据探测器的实际控制量,获得探测器的动力学方程,对探测器进入火星大气的进入路径进行约束;S1所述根据探测器的物理参数和路径约束条件获得路径约束控制量的具体方法包括:S1-1、以探测器作为质点,获得探测器的三自由度动力学方程;S1-2、获得探测器进入火星大气的过程中的路径约束条件;S1-3、将探测器的路径约束条件转换为对阻力的约束,获得探测器允许的阻力最大值;S1-4、在忽略余项的情况下,获得阻力加速度的泰勒展开式;S1-5、结合S1-3获得的探测器允许的阻力最大值和S1-4获得的阻力加速度的泰勒展开式,获得探测器状态的路径约束条件;S1-6、对路径约束条件进行调控,使得探测器在运行过程中满足路径约束;所述探测器的路径约束条件包括过载约束、动压约束和热流约束;S1-1所述获得探测器的三自由度动力学方程的具体方法包括:以探测器作为质点,探测器的三自由度动力学方程为: 其中,r表示质心探测器到火心的径向距离,即火心距,V表示探测器与火星大气的相对速度,γ表示飞行航迹角,ψ表示飞行航向角,θ、φ分别表示经度和纬度,gm表示探测器所在位置的火星重力加速度,L、D分别表示升力加速度和阻力加速度,dv表示速度通道所受干扰,dγ表示航迹角通道所受干扰,dψ表示航向角通道所受干扰,σ表示探测器倾侧角;其中,gm=μr2,μ表示火星引力常数;L=ρV2CLSr2m;D=ρV2CDSr2m;m表示探测器质量,Sr表示探测器气动面积,CD、CL分别表示火星大气阻力系数和升力系数,ρ表示火星大气密度;S1-2所述获得探测器进入火星大气的过程中的路径约束条件的具体方法包括:火星大气的进入过程中,探测器的路径的约束条件包括过载约束、动压约束和热流约束,分别为: 其中,表示探测器驻点热流密度,q表示动压,n表示过载,qmax、nmax分别表示容许的热流密度最大值、动压最大值和过载最大值,kQ表示常值系数,g0表示火星表面重力加速度。
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