公开(公告)号：CN112464452A

公开(公告)日：2021-03-09

申请号：CN202011283042.2

申请日：2020-11-16

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 薛植润 ,  杨科莹 ,  张景瑞 ,  李林澄 ,  陈亦东

IPC: G06F30/20 ,  B64G4/00 ,  B64G1/66 ,  G06F111/04 ,  G06F119/14

Abstract: 本发明公开的考虑姿轨耦合的空间碎片双系绳拖曳系统最优离轨方法，属于航天器轨道与姿态的动力学与控制领域。本发明将空间碎片绳系拖曳系统中的拖船等效为质点，碎片等效为刚体，连接拖船和碎片的两系绳等效为不可压缩的弹簧阻尼模型，其中两系绳能够连接在碎片任意位置；基于第二类拉格朗日方法建立绳系拖曳系统的二维姿轨耦合动力学精确模型，通过对比可压缩弹簧阻尼系绳模型与不可压缩弹簧阻尼系绳模型拖曳离轨过程中的碎片姿态角变化，分析出碎片失稳是系绳由松弛到张紧的冲击过程造成的，基于此原因，添加使系绳时刻张紧的绳长约束条件，改进最优模型的约束条件，使得绳系拖曳系统在稳定的前提下以尽量小的燃料消耗进行离轨清除任务。

公开(公告)号：CN112036037A

公开(公告)日：2020-12-04

申请号：CN202010900499.7

申请日：2020-08-31

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 张景瑞 ,  肖前 ,  李林澄 ,  陈国玖 ,  张尧

IPC: G06F30/20 ,  G06F119/14

Abstract: 一种倾斜地球同步轨道的长期演化快速分析方法，首先推导各摄动项的一次或二次平均摄动势函数，包括地球非球形摄动带谐项 地球非球形摄动田谐项J22,J31,J32,J33,J41,J42,J43,J44的1:1共振部分、日月引力摄动勒让德展开截取到4阶项、太阳光压摄动；其次，通过拉格朗日型轨道摄动方程，结合平均摄动势函数，建立IGSO轨道的二次平均半解析轨道递推器；对比分析不同摄动源和阶数考虑下的IGSO轨道长期演化情况，简化模型，进一步提高轨道递推效率；最后，借助高效的轨道递推，绘制一系列完整轨道根数以及初始历元时刻组合的动力学网格图，其中可划分的轨道根数为(e,i,Ω,ω)，它们的全部二元组合为e-i,ω-Ω；e-ω,i-Ω；e-Ω,i-ω，有关初始历元时刻InitialEpoch的全部二元组合为InitialEpoch-e,InitialEpoch-i,InitialEpoch-Ω,InitialEpoch-ω，根据动力学网格图完成对IGSO轨道长期演化的快速且全面的分析。

公开(公告)号：CN109799835B

公开(公告)日：2020-10-09

申请号：CN201910042232.6

申请日：2019-01-17

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 杨科莹 ,  张景瑞 ,  张尧 ,  王典军 ,  经姚翔 ,  陈士明

IPC: G05D1/08

Abstract: 本发明公开的一种空间碎片的绳系拖曳最优离轨方法，属于航天器姿态和轨道动力学与控制领域。本发明实现方法为：通过拉格朗日方法建立绳系拖曳系统的轨道平面内姿轨耦合动力学模型；采用轨道转移优化求解方法求解转移轨道最优燃料问题，在保证绳系拖曳系统大范围最优轨道转移的同时，使绳系拖曳系统的姿态保持稳定。在绳系拖曳末时刻对碎片实施甩摆释放控制，使碎片获取最大初速度，飞向更远轨道，在减少碎片移除过程的燃料消耗的同时完成碎片移除任务。本发明能够在保证绳系拖曳系统大范围最优轨道转移的同时，使绳系拖曳系统的姿态保持稳定，平稳地将空间碎片进行移除，此外末时刻甩摆控制使碎片飞向更远轨道，同时减少碎片移除过程的燃料消耗。

公开(公告)号：CN109581356B

公开(公告)日：2020-07-10

申请号：CN201910006085.7

申请日：2019-01-04

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 翟光 ,  赵翰宇 ,  张景瑞 ,  周峰

IPC: G01S13/72

Abstract: 本发明公开了一种常值机动空间目标的约束滤波追踪方法，属于航天器导航制导与控制领域。本发明首先将空间目标的机动加速度作为状态变量的一部分，构造扩维卡尔曼滤波器；针对常值机动的空间目标，对机动加速度施加范数约束，通过使扩维目标函数最小化来获得最优估计；对扩维目标函数进行最小化可以通过分别对系统状态及机动函数的性能指标进行最小化获得；最后，给出了局部范数约束的扩维卡尔曼滤波跟踪算法的流程，相比于无约束的扩维卡尔曼滤波，该算法可以有效提高对常值机动空间目标的跟踪精度。此外，按照该算法进行计算，可减少计算机的计算负荷，缓解星载计算机资源有限的问题。

公开(公告)号：CN109375648B

公开(公告)日：2020-04-10

申请号：CN201811492401.8

申请日：2018-12-07

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 翟光 ,  杨少伟 ,  张景瑞

IPC: G05D1/10

Abstract: 本发明公开的一种多约束条件下椭圆轨道卫星编队构形初始化方法，涉及一种卫星编队构形初始化方法，属于航天器制导与控制领域。本发明的实现方法为：通过经典轨道动力学和坐标变换，推导得出真近点角域T‑H方程解析解，并分析动力学约束，周期性绕飞约束，建立监测相机视场约束和推力幅值约束，从而建立编队的多约束最优控制模型并通过高斯伪谱法求解，得到任意时刻的协态值，实现对航天器结构完整性的实时监视，且通过增加偏心率和初始化时间降低推进系统的燃料消耗和最大幅值。本发明能够在多约束条件下实现椭圆轨道卫星编队构形初始化，通过卫星编队构形初始化实现在多约束条件下的有效最优控制。

公开(公告)号：CN107150818B

公开(公告)日：2019-10-18

申请号：CN201710168059.5

申请日：2017-03-21

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 艾哈迈德鲁海默德 ,  洛佩兹圣格雷戈里奥米格尔 ,  张景瑞 ,  谢侃 ,  王宁飞

IPC: B64G4/00

Abstract: 本发明一种基于伸缩技术和拉伸薄膜面板的空间碎片清除拖曳帆，属于空间碎片清除技术领域。拖曳帆包含可伸缩梁框架和由拉伸薄膜板制成的拖曳表面以及拖曳帆膨胀过程；将拉伸箔片面板折叠到一个面板上；面板展开以及面板膨胀到最终拖曳面。拖曳帆框架结构包括在拐角处连接在一起对称且有中心筒的四个双作用气密伸缩梁，其余阶段伸缩梁各段被包围在中心筒中；拖曳帆表面结构包括由高度可拉伸的拉伸膜制成的九个主面板，再通过相同高伸缩性拉伸膜制成的接合面板连接在一起；拖曳帆处于紧凑模式时，九个主面板被折叠到一个面板上；在中间相位，九个主面板展开直到最后的拖曳表面。所述拖曳帆具有高的包装效率且允许展开大的拖曳表面。

公开(公告)号：CN109799835A

公开(公告)日：2019-05-24

申请号：CN201910042232.6

申请日：2019-01-17

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 杨科莹 ,  张景瑞 ,  张尧 ,  王典军 ,  经姚翔 ,  陈士明

IPC: G05D1/08

Abstract: 本发明公开的一种空间碎片的绳系拖曳最优离轨方法，属于航天器姿态和轨道动力学与控制领域。本发明实现方法为：通过拉格朗日方法建立绳系拖曳系统的轨道平面内姿轨耦合动力学模型；采用轨道转移优化求解方法求解转移轨道最优燃料问题，在保证绳系拖曳系统大范围最优轨道转移的同时，使绳系拖曳系统的姿态保持稳定。在绳系拖曳末时刻对碎片实施甩摆释放控制，使碎片获取最大初速度，飞向更远轨道，在减少碎片移除过程的燃料消耗的同时完成碎片移除任务。本发明能够在保证绳系拖曳系统大范围最优轨道转移的同时，使绳系拖曳系统的姿态保持稳定，平稳地将空间碎片进行移除，此外末时刻甩摆控制使碎片飞向更远轨道，同时减少碎片移除过程的燃料消耗。

公开(公告)号：CN105843239B

公开(公告)日：2019-03-29

申请号：CN201610209737.3

申请日：2016-04-06

Applicant: 北京理工大学 ,  中国空间技术研究院

Inventor： 张景瑞 ,  徐凯 ,  周志成 ,  李新刚 ,  张尧

IPC: G05D1/08 ,  G05B13/04

Abstract: 本发明涉及一种用于组合航天器姿态控制推力器布局优化方法，属于卫星姿态控制技术领域。本发明推力器的安装方向为倾斜安装；其次在推力器关节处加装具有双自由度的万向节；进而由期望控制力矩，以燃料消耗最少和万向节转动角度为约束，设计推力器推力分配模型；最后根据敏感器所反馈的姿态角及姿态角速度的变化，通过相平面控制方法，控制推力器的开关及喷气时长。实现了航天器姿态的快速机动，并减少燃料的消耗，形成完整控制回路。本发明基于万向节的转动，带动推力器喷气方向的改变，有效的解决了由交会对接引起的质心大范围偏移进而造成的不稳定控制问题。本发明能够减少燃料的消耗，延长航天器在轨服务寿命。

公开(公告)号：CN105511490B

公开(公告)日：2018-08-07

申请号：CN201510934925.8

申请日：2015-12-15

Applicant: 北京理工大学 ,  中国空间技术研究院

Inventor： 张景瑞 ,  赵书阁 ,  胡权 ,  张尧 ,  潘屹

IPC: G05D1/10

Abstract: 本发明公开的种静止轨道卫星位置保持‑角动量卸载联合控制方法,属于卫星姿轨控制技术领域。本发明的方法通过调整推力器使推力方向不对准卫星质心,同时产生用于位置保持的速度增量和用于角动量卸载的力矩,从而同时实现位置保持和角动量卸载,推力器进行位置保持后无需再次单独开机进行角动量卸载,从而能够减少推力器开关机次数。由于位置保持机动的过程中同时实现了角动量卸载,不需要再次耗费燃料进行角动量卸载,从而以燃料较少的方式实现位置保持‑角动量卸载联合控制。本发明要解决的技术问题是在推力器关机次数较少且消耗较少燃料的情况下解决静止轨道卫星的位置保持、角动量卸载问题。

公开(公告)号：CN107545108A

公开(公告)日：2018-01-05

申请号：CN201710755432.7

申请日：2017-08-30

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 艾哈迈德鲁 ,  海默德 ,  张景瑞

IPC: G06F17/50 ,  B64G4/00

Abstract: 本发明涉及碎片清除任务的拖曳区域到质量比拖曳增强尺寸方法，属于空间碎片清除领域。本方法核心思想是：碎屑自然衰减时间与其初始质量之间的关系与最终期望的离轨时间所需的帆表面相连，并基于目前的碎片清除标准，本方法所设计的拖曳帆已被考虑用于驱动最终方程；且本方法一般并不影响帆类型，它可限制任何拖曳帆的设计参数以进一步优化设计循环；已使用了世界主要空间机构的类似任务国际标准，所以任何国家定义的任务都可以采用这种方法进行计算。