CN114152152A - 一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法 - Google Patents
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Abstract
一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，火箭控制系统(在岸上或火箭上)通过卫星定位系统对火箭降落状态进行观测，当火箭偏离预定降落点时，火箭控制系统计算出新的火箭落点坐标，并将火箭落点坐标传送给回收平台；回收平台接收火箭落点坐标后，结合自身当前坐标，得出回收平台当前位置与火箭落点的距离l，回收平台带有可编辑逻辑控制器(简称PLC)，PLC内预先输入模式切换的触发设定值L。PLC对l及L进行比较，判断回收平台是否进入触发距离，控制回收平台进入自主航行模式或动力定位模式。本发明是在操纵火箭下落途中，回收平台自主航行，主动补偿与火箭落点的偏差，使得火箭在有限条件下，更能集中操纵在姿态控制，确保火箭下落的姿态及平稳，从而降低火箭操纵难度，提高火箭海上回收成功率。
Description
技术领域
本发明涉及海上火箭回收领域，具体涉及一种可以消除火箭相对回收平台的落点偏差，回收平台可以自主航行进而补偿落点偏差的火箭回收方法。
背景技术
火箭海上回收复用，流程包括操纵火箭回落至海上平台(以下简称海上火箭回收)、船上固定、火箭运载、陆地转运、陆基维护一系列流程。其中海上火箭回收，是当火箭完成发射任务后，利用火箭操纵技术，控制火箭平稳下落至海上回收平台的过程。目前海上火箭回收需要操船人员提前登上火箭回收平台，航行至火箭预定回收坐标等待火箭下落，火箭下落前操船人员需提前离船，以避免回收失败带来的危险，火箭下落过程中回收平台无人操作，无法移位。
回收平台本身具备动力推进装置，但在火箭下落中没有发挥其固有的机动性，当火箭偏离平台时，无法通过移位补偿与火箭实际落点的偏差。在火箭下落过程受到诸多不确定性因素，以及下落时间、空间有限的影响，会产生如下两种回收失败：
1.火箭下落时偏离了回收平台，虽然及时调整火箭下落轨道及落点，但火箭姿态受到影响，无法保持竖直，回落平台时发生倾倒燃爆。
2.火箭下落时通过姿态控制，火箭已保持竖直姿态，但姿态控制影响了落点控制，最终与回收平台错位，坠入海中。火箭装载各类设备经海水浸泡后难以恢复，打捞回收难度大，回收收益大打折扣。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，旨在达到能够安全、方便、快速的消除火箭下落点与回收平台之间的偏差，回收平台能够自动移向火箭实际的降落点，达到安全接收火箭的目的，其所采用的技术方案是：
一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，火箭控制系统(在岸上或火箭上)通过卫星定位系统对火箭降落状态进行观测，当火箭偏离预定降落点时，火箭控制系统计算出新的火箭落点坐标，并将火箭落点坐标传送给回收平台；回收平台接收火箭落点坐标后，结合自身当前坐标，得出回收平台当前位置与火箭落点的距离l，回收平台带有可编辑逻辑控制器(简称PLC)，PLC内预先输入模式切换的触发设定值L。
火箭下落轨迹、落点的控制，通过火箭上的弹道轨迹控制系统(发生在动力减速段，发动机点火)、栅格舵角度调节(发生在气动减速段，发动机关闭)实现，L值的具体设定根据回收平台快速移位能力、火箭落点定位精度进行调整，人为手动输入。L值设定的目的，旨在距离火箭落点较远时自主航行，以较快航速接近火箭落点，在距离火箭落点L处切换到动力定位状态，回收平台以更加缓和的速度接近火箭落点并进入动力定位状态，防止航速过快、由于惯性的原因导致回收平台越过火箭落点很远，再反向航行的情况发生。
当火箭偏离预定轨道时，控制中心计算出火箭的实际落点(即火箭落点)。火箭控制系统与回收平台形成建立信号通信，将火箭落点传送给回收平台，回收平台的信号接收器对控制中心传输过来的信号进行接收，并将接收到的信号传送给PLC，PLC对传送过来的信号进行处理，生成回收平台距离火箭实际降落点的值l。
当l>L时，PLC向推进器变频器发出航行信号，推进器变频器控制终端切换到自主航行系统，回收平台进入航行操控模式，同时PLC将火箭落点坐标发送至自主航行系统，自主航行系统将火箭落点坐标设置为航行目标，使回收平台自动快速向火箭落点航行；
当l≤L时，PLC向推进器变频器发出定位信号，推进器变频器控制终端切换到动力定位控制系统，回收平台进入动力定位状态，同时PLC将火箭落点坐标发送至动力定位控制系统，动力定位控制系统将火箭落点坐标设置为定位坐标，使回收平台自动以更加缓和的速度靠近火箭落点，并最终在火箭落点处保持定位。
PLC将计算得到l与预先设定值L进行比较，形成触发信号，触发信号发送至推进器变频器，进而控制回收平台的运行模式，即航行模式或定位模式。PLC对l和L实时进行对比，进而控制回收平台航行与定位的实时切换，成功回收火箭。
上述一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，更进一步地，回收平台还带有DGPS模块和信号接收器，DGPS模块、信号接收器分别与PLC连接。信号接收器将接收到的火箭落点坐标传送给PLC。DGPS也是向PLC实时发送当前位置坐标信号，以便于PLC实时计算出回收平台与火箭修正落点的距离l。
上述一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，更进一步地，PLC将火箭落点坐标与回收平台当前位置坐标相结合，计算得出回收平台当前位置与火箭落点的距离l。
上述一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，更进一步地，PLC可以由计算机、控制站、中控系统替换。回收平台中的PLC可以由任何可以实现上述作用和效果的系统替换。
1.通过火箭控制系统与回收平台的信号交互设置，使回收平台能够自主航行与定位，补偿与火箭落点偏差，使得火箭操纵集中在姿态控制上，降低火箭操纵难度，提升了火箭的可操作性和回收成功率。
2.无需人员在回收平台上操作，保障人身安全。
3.补偿落点偏差过程可完全自动切换航行模式与定位模式，无需人为参与，避免人为操作失误。
4.航行至火箭落点自主切换至定位模式，维持回收平台艏向、位置稳定，提高火箭着陆稳定性。
5.利用火箭控制系统强大的计算能力进行火箭落点计算，回收平台仅需通过通信系统接收结果，避免了直接在平台上配备高端设备产生额外建造成本。
附图说明
图1是本发明的系统流程图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。
一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，如图1所示，火箭控制系统(在岸上或火箭上)通过卫星定位系统对火箭降落状态进行观测，当火箭偏离预定降落点时，火箭控制系统计算出新的火箭落点坐标，并将计算得出的火箭落点坐标传送给回收平台。回收平台带有的信号接收器接收到火箭落点坐标信号后，将火箭落点坐标信号传送给可编辑逻辑控制器(简称PLC)。回收平台上还带有DGPS模块，DGPS模块接收到回收平台当前位置坐标，并将回收平台当前位置坐标传送给PLC，PLC将回收平台当前位置坐标与火箭落点坐标结合，计算得出回收平台距离火箭落点的值l。将l与预先输入到PLC内部的设定值L进行比较，当l>L时，PLC向推进器变频器发出航行信号，推进器变频器控制终端切换到自主航行系统，回收平台进入航行操控模式，同时PLC将火箭落点坐标发送至自主航行系统，自主航行系统将火箭落点坐标设置为航行目标，使回收平台自动快速向火箭落点航行。当l≤L时，PLC向推进器变频器发出定位信号，推进器变频器控制终端切换到动力定位控制系统，回收平台进入动力定位状态，同时PLC将火箭落点坐标发送至动力定位控制系统，动力定位控制系统将火箭落点坐标设置为定位坐标，使回收平台自动以更加缓和的速度靠近火箭落点，并利用推进器推力抵抗风浪流作用，保持回收平台艏向、位置相对平稳，等待火箭下落。当PLC接收到新的火箭落点坐标时，会重复上述动作，PLC实时对比l与L，以确保回收平台实时追踪火箭最优落点。
本发明是在操纵火箭下落途中，回收平台自主航行，主动补偿与火箭落点的偏差，使得火箭在有限条件下，更能集中操纵在姿态控制，确保火箭下落的姿态及平稳，从而降低火箭操纵难度，提高火箭海上回收成功率。
Claims (4)
1.一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，其特征在于：火箭控制系统(在岸上或火箭上)通过卫星定位系统对火箭降落状态进行观测，当火箭偏离预定降落点时，火箭控制系统计算出新的火箭落点坐标，并将火箭落点坐标传送给回收平台；回收平台接收火箭落点坐标后，结合自身当前坐标，得出回收平台当前位置与火箭落点的距离l，回收平台带有可编辑逻辑控制器(简称PLC)，PLC内预先输入模式切换的触发设定值L，
当l>L时，PLC向推进器变频器发出航行信号，推进器变频器控制终端切换到自主航行系统，回收平台进入航行操控模式，同时PLC将火箭落点坐标发送至自主航行系统，自主航行系统将火箭落点坐标设置为航行目标，使回收平台自动快速向火箭落点航行；
当l≤L时，PLC向推进器变频器发出定位信号，推进器变频器控制终端切换到动力定位控制系统，回收平台进入动力定位状态，同时PLC将火箭落点坐标发送至动力定位控制系统，动力定位控制系统将火箭落点坐标设置为定位坐标，使回收平台自动以更加缓和的速度靠近火箭落点，并最终在火箭落点处保持定位。
2.根据权利要求1所述的一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，其特征在于：回收平台还带有DGPS模块和信号接收器，DGPS模块、信号接收器分别与PLC连接。
3.根据权利要求1所述的一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，其特征在于：PLC将火箭落点坐标与回收平台当前位置坐标相结合，计算得出回收平台当前位置与火箭落点的距离l。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种自主航行补偿落点偏差的海上火箭回收方法，其特征在于：PLC可以由计算机、控制站、中控系统替换。
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