中国空间技术研究院邵将获国家专利权
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龙图腾网获悉中国空间技术研究院申请的专利径向欠驱动航天器追逃博弈低维控制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:CN117508645B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08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:202311583568.6,技术领域涉及:B64G1/24;该发明授权径向欠驱动航天器追逃博弈低维控制方法是由邵将;周庆瑞;杨英;宋莹莹;刁靖东;王辉;郑威;孙昌浩设计研发完成,并于2023-11-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本径向欠驱动航天器追逃博弈低维控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种径向欠驱动航天器追逃博弈低维控制方法,包括以下步骤:步骤S1、基于微分对策理论构建径向欠驱动航天器最优时间博弈的24维两点边界值问题和高维博弈最控制策略;步骤S2、推导将欠驱动高维两点边界值降维成12维两点边界值问题的状态条件并设计低维博弈最优控制策略。本发明论证了径向推力缺失时欠驱动追逃博弈的可行性,推导了仅通过迹向和法向推力实现三维追逃的低维最优时间博弈控制策略,拓展了欠驱动航天器的理论分析和工程应用,所提方法可用于欠驱动航天器拦截、在轨服务、失控航天器的接近等应用。
本发明授权径向欠驱动航天器追逃博弈低维控制方法在权利要求书中公布了:1.一种径向欠驱动航天器追逃博弈低维控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1、基于微分对策理论构建径向欠驱动航天器最优时间博弈的24维两点边界值问题和高维博弈最控制策略; 步骤S2、推导将欠驱动高维两点边界值降维成12维两点边界值问题的状态条件并设计低维博弈最优控制策略; 在所述步骤S1中,具体包括: 步骤S11、给定追逃博弈场景:假设一个虚拟的领航者航天器飞行在一个近地圆轨道上,附近有一颗径向欠驱动追踪器和一颗径向欠驱动逃逸器,以领航者质心为原点构建局部-垂直-局部-水平坐标系,玩家或与领航者的相对距离和相对速度分别表示为和;其中,下标或分别表示追踪器和逃逸器; 则追逃博弈的欠径向驱动动力学方程表示为 1 其中,表示欠驱动控制加速度且有,和分别表示玩家在迹向和法向的控制加速,而表示非线性相对轨道动力学,具体表示为 其中,为领航者的维度幅角,和分别为角速度和角加速度,表示领航者的轨道半径,表示玩家或的轨道半径,,且有,和分别表示领航者和玩家的轨道角速度,为地球的引力常量; 根据线性系统理论可知,欠径向驱动情形下闭环系统是能控的,上述式1线性化为 2 式中,表示玩家的初始状态,所述初始状态包括相对位置和相对速度,,为系统矩阵,,,为控制矩阵; 步骤S12、基于微分对策理论,径向欠驱动追踪器和逃逸器的微分博弈构建为 3 其中,表示玩家P的控制加速度,表示玩家E的控制加速度,且有; 在最优时间微分博弈中,追踪器试图以最短拦截时间捕获逃逸器,而逃逸器则尽力扩大最大拦截时间,欠驱动追逃博弈的二次代价函数构建为 4 其中,表示二次微分博弈的性能指标; 步骤S13、求解鞍点策略对,引入欠驱动哈密顿函数和欠驱动终端条件,欠驱动哈密顿函数和欠驱动终端条件分别表示为 5 6 其中,表示拉格朗日乘子,为追踪器的协态变量,;为逃逸器的协态变量,;和分别为追踪器协态变量的位置分量和速度分量,和分别为逃逸器协态变量的位置分量和速度分量,且满足如下关系: 7 鞍点策略满足伴随方程和终端边界条件,其中,或,则伴随方程和终端边界条件表示为 8 9 根据横截条件得到如下方程: 10 其中,表示追踪器与领航者的相对速度,表示逃逸器与领航者的相对速度; 得到欠径向驱动追踪器和逃逸器的最优时间博弈策略分别为: 11 12 式中,分别表示追踪器和逃逸器的最大加速度,表示玩家P的高维最优时间博弈策略,表示玩家E高维的最优时间博弈策略; 式6至10即构成径向欠驱动情形下两玩家24维两点边界值问题,式11和12欠驱动鞍点策略对即为欠驱动博弈追踪器和逃逸器的控制律,追踪器和逃逸器在所述控制律的作用下可完成三维追逃博弈。
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