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公开(公告)号：CN115230991A
公开(公告)日：2022-10-25
申请号：CN202210853566.3
申请日：2022-07-11
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的一种柔性探测器多约束附着的可控锥生成方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：通过对柔性探测器附着动力学与约束建模，将附着可控锥边界求解问题建模为多约束附着轨迹极限初始位置优化问题；通过优化求解固定高度各水平方向的极限初始位置，得到固定高度水平可控位置边界；通过设定高度序列并求解各高度对应的水平可控位置边界，依高度顺序连接各水平边界生成三维空间的柔性探测器附着可控锥。从可控锥中的任意位置出发，柔性探测器能够在考虑柔性指向误差的容许控制下，到达小天体表面预定的着陆点，且附着过程中约束始终得到满足。本发明能够支撑附着可行初始位置选取，使柔性探测器能够在小天体表面预定着陆点附着。
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公开(公告)号：CN113435495B
公开(公告)日：2022-06-17
申请号：CN202110701246.1
申请日：2021-06-23
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的行星着陆协同导航特征匹配方法，属于深空探测领域。本发明实现方法为：协同探测的导航相机A和B同时对目标区域定向拍摄，分别检测图像中的导航特征边缘点集和光照方向；利用协同导航图像光照方向不变的特点，计算两幅图像间的旋转角，恢复图像旋转变换；基于检测的边缘点集，计算图像IA所有导航特征边缘点集PA与图像IB经过旋转后的所有导航特征边缘点集PB'在图像u和v方向的缩放系数；解算两幅图像缩放系数，对旋转后的图像进行缩放恢复；旋转缩放后，遍历两幅图像中导航特征边缘点集的相似度距离，得到相似度距离最小的一对导航特征，利用全局匹配的导航特征中心点计算图像变换的单应性矩阵T，实现导航特征匹配。
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公开(公告)号：CN112896560B
公开(公告)日：2022-05-24
申请号：CN202110097733.1
申请日：2021-01-25
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明涉及小天体表面安全弹跳移动轨迹规划方法，属于深空探测技术领域。本发明考虑探测器当前位置相对于目标点的位置信息，构建衡量探测器运动状况的成本值J。基于给定的搜索半径与满足正态分布的搜索角，给出探测器弹跳着陆点的样本空间，并从中选取对应数量满足要求的样本点。基于多步预测的思想，对外层的样本点生成新的样本空间并选取下一层样本点，重复直至生成相应层数的样本点。综合多层样本点的成本值，求取第一层样本点的加权成本值并选取加权成本值最小的样本点为下一中间着陆点。基于斜抛运动，建立探测器运动的简化动力学模型，利用该模型生成探测器轨迹。通过重复上述过程，实现探测器在小天体表面安全的远距离移动。
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公开(公告)号：CN112395795B
公开(公告)日：2022-05-24
申请号：CN202011303440.6
申请日：2020-11-19
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的小天体探测器多节点柔性连接方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：获取场景信息，包括小行星的重力加速度，节点数、节点初始速度及位置。将柔性机构等效为带阻尼的弹簧，考虑附着过程节点的弱引力连续碰撞，基于恢复系数法建立瞬间碰撞模型，获取碰撞后的节点速度值，通过探测器多节点耦合运动模型生成多节点运动轨迹，获取多节点网络的稳定附着时间与节点附着误差。通过遍历网络所有节点删除非连通网络，计算剩余网络相关指数。根据不同网络指数下多节点网络的平均稳定附着时间与平均最大附着误差，建立多节点连接网络的评价函数，通过最小评价函数值建立对应的多节点柔性连接方式，实现小天体探测器多节点柔性连接。
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公开(公告)号：CN114218675A
公开(公告)日：2022-03-22
申请号：CN202111543912.X
申请日：2021-12-16
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/15 , G06F30/17 , G06F30/20 , G06F111/10 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开的小天体多节点柔性附着协同规划目标状态评估方法，属于航空航天技术领域。本发明通过考虑柔性连接装置的能量耗散作用，将其简化为弹簧‑阻尼器的等效模型；考虑附着过程中节点的弱引力连续碰撞，建立多节点耦合的运动模型，生成多节点运动轨迹；通过改变节点不同的目标状态获取附着末端不同速度分配方式，计算节点总速度增量ΔVtot，获取多节点网络稳定附着时间与节点附着误差；根据柔性着陆器的稳定附着时间、节点附着误差及ΔVtot，建立附着效果评价函数，通过所述附着效果评价函数实现小天体多节点柔性附着协同规划目标状态评估，获得最小评价函数值对应的速度分配方式，根据评估后的速度分配方式实现小天体多节点柔性稳定附着。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN114111782A
公开(公告)日：2022-03-01
申请号：CN202111180796.X
申请日：2021-10-11
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的一种柔性着陆器状态表征与估计方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：所述柔性着陆器指具有柔性结构面状外形的柔性着陆器，在保留柔性着陆器柔性功能的前提下，将柔性着陆器简化为若干具有柔性连接的质量聚集体，并基于柔性附着等效面对柔性着陆器的位姿状态进行近似表征；在所述近似表征基础上，利用安装在柔性着陆器不同位置的敏感器在复杂未知环境中进行柔性附着协同导航，根据质量聚集体间重合观测区域信息及柔性连接约束，融合多源测量约束信息，确定柔性附着等效面中心位置和倾角，实现柔性着陆器位姿状态估计。本发明不仅适用于小天体附着探测任务，也适用于卫星在轨服务等近地任务。
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公开(公告)号：CN113110557B
公开(公告)日：2022-02-15
申请号：CN202110494806.0
申请日：2021-05-07
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D1/08
Abstract: 本发明公开的小行星着陆末段弹跳移动制导方法，针对小行星不确知环境下的弹跳移动问题，从减少弹跳次数与保证弹跳移动精度的需求出发，设计一种小行星着陆末段弹跳移动制导方法。本发明实现方法为：以着陆器碰撞点处姿态角及角速度为控制量，通过每次弹跳进行实时轨迹规划的方式进行制导；在弹跳轨迹规划过程中，根据单次弹跳的最大、最小距离确定弹跳次数；在每次弹跳碰撞点处，将着陆器到目标点的移动过程分为接近段和制动段，依次通过反馈校正的方式规划出弹跳轨迹，使着陆器能移动到目标点附近并消除其水平速度；由轨迹规划得到本次弹跳中着陆器的控制量，消除上次弹跳中参数扰动的影响，实现弹跳移动轨迹的鲁棒制导。该方法考虑减少弹跳次数的需求以及参数扰动对弹跳运动的影响，可实现着陆器到目标点的精确弹跳移动。
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公开(公告)号：CN113741193A
公开(公告)日：2021-12-03
申请号：CN202111038247.9
申请日：2021-09-06
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的弱引力小天体表面弹跳轨迹修正控制方法，涉及一种在弱引力小天体表面弹跳移动过程中通过势函数制导，从而实现对探测器轨迹进行修正的控制方法，属于深空探测领域。针对现有的小天体表面弹跳移动轨迹修正方法，没有考虑在弹跳过程中位置误差较大时进行脉冲速度机动以及对障碍物的处理，只能进行微小位置偏差的修正。本发明实现方法为：探测器在起跳后因速度误差导致轨迹偏差较大时，将采取脉冲机动的方式对轨迹进行修正，通过引入表示障碍物的修正斥力势函数与引力势函数叠加获得修正势函数，通过所述修正势函数获取脉冲机动速度，探测器通过所述制动速度脉冲进行弱引力小天体表面弹跳轨迹修正控制，从而提高探测器移动的位置精度。
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公开(公告)号：CN113641190A
公开(公告)日：2021-11-12
申请号：CN202111052976.X
申请日：2021-09-07
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明涉及一种复杂小天体表面着陆避障常推力控制方法，属于深空探测技术领域。本发明建立着陆点固连坐标系下的着陆器动力学方程；采用线性滑模面和改进人工势函数相结合的方法，设计滑模面和引力势函数系数；对地形障碍附近空间进行“危险区”，“膨胀预警区”，“安全区”分区，通过对各个障碍进行合并包围，对着陆障碍进行简化，提出新型斥力势函数，验证在着陆器、目标点和障碍物危险圆柱在水平方向上对齐且障碍物危险圆柱在两者中间的情况下，可有效逃离局部极小值点处；设计并改进常推力控制律；应用复杂小天体表面着陆避障常推力控制方法进行小行星着陆的控制，能够有效避免势函数制导法导致着陆器陷入局部极小值区域的问题。
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公开(公告)号：CN111721302B
公开(公告)日：2021-11-09
申请号：CN202010591984.0
申请日：2020-06-24
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的不规则小行星表面复杂地形特征识别与感知方法，属于深空探测领域。本发明实现方法为：利用深空探测器拍摄的导航图像，检测提取小行星表面复杂地形特征的二值化暗亮区域。设置搜索窗口，配对潜在的属于同一地形特征的暗亮区域。根据地形特征暗亮区域成像特点，估算图像中的光照方向。利用估计的光照方向识别与感知陨石坑和岩石，并精确预测图像光照方向，从而实现小行星表面复杂地形特征的识别与感知。基于检测的小行星表面地形特征，解决深空探测领域相关工程问题，包括：为探测器的导航过程提供光学路标，进行光学路标导航；实现着陆障碍规避，提高探测器着陆安全性。相比于激光雷达，本发明具有视场广、能耗低、重量轻的优点。
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