【技術實現步驟摘要】
航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法、系統及設備
[0001]本專利技術涉及航天器軌道運動設計
，具體而言，涉及航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法、系統及設備。
技術介紹
[0002]水滴構型是指航天器通過在特定位置點施加控制，相對于另一個航天器實現水滴構型的相對運動軌跡。水滴構型相對運動構型不僅可以通過消耗較少的能量實現兩個航天器在彼此徑向相對位置上長時間保持，如果形成水滴構型的繞飛，繞飛周期也小于軌道的自然周期，因此對于空間應用具有重要實用價值，針對性的研究也比較深入。
[0003]傳統研究方法基于Hill方程開展各種應用條件下的分析和研究，即對兩個航天器相對運動方程線性化并進行一定簡化后得到的運動方程進行研究。這種研究和計算方法不僅帶來計算精度損失，導致分析計算結果難以在工程實際中直接應用，更由于這種基于兩個航天器相對運動方程開展研究的技術路線，本身就舍棄了航天器自身的軌道特性，將具有直觀物理特性的航天器軌道問題轉化成不直觀的數學問題，一定程度上影響了對機理的理解，同時由于分析起始條件不是飛行器軌道根數，在基于軌道根數的實際應用中造成了一定不便。對于水滴構型，構型的幾何參數與兩個航天器的初始軌道根數具有明確的對應關系，但基于相對運動方程線性化的研究，無法給出初始軌道根數與水滴構型幾何參數之間的關系。
[0004]針對現有技術的不足，提供一種能解決上述
技術介紹
中提出的問題的航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法、系統及設備是很有必要的。
技術實現思路
[0005]本專利...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法，其特征在于，包括如下步驟：設定目標航天器和追蹤航天器的軌道參數，并依據所述軌道參數分別計算所述目標航天器和所述追蹤航天器的軌道根數以及運行參數；其中，所述目標航天器的軌道參數包括地心距，所述追蹤航天器的軌道參數包括近地點地心距和遠地點地心距；依據所述軌道參數、所述軌道根數和所述運行參數確定所述追蹤航天器的水滴構型相對所述目標航天器的運動軌跡方向，其中所述運動軌跡方向包括所述水滴構型的光滑頂點和方向切換點的相對方向；依據所述軌道根數、所述軌道參數以及所述水滴構型的運動軌跡方向的軌跡數據迭代求解所述追蹤航天器在所述方向切換點的地心距，并依據所述地心距和所述水滴構型的幾何關系求解所述水滴構型的高度；依據所述軌道根數、所述軌道參數以及所述水滴構型的運動軌跡方向的軌跡數據依次求解所述追蹤航天器從所述光滑頂點飛行至最后沿或最前沿的真近點角、所述追蹤航天器在最后沿或最前沿的地心距以及所述追蹤航天器從所述光滑頂點飛行至最后沿或最前沿的飛行時間，并依據所述真近點角和所述飛行時間求解所述水滴構型的寬度。2.根據權利要求1所述的航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法，其特征在于，所述設定目標航天器和追蹤航天器的軌道參數，并依據所述軌道參數分別計算所述目標航天器和所述追蹤航天器的軌道根數以及運行參數的步驟，包括：設定所述目標航天器的地心距r
T
，設定所述追蹤航天器的近地點地心距遠地點地心距依據所述追蹤航天器的近地點地心距和遠地點地心距計算所述追蹤航天器的軌道根數，其中，所述軌道根數包括半長軸a
C
、偏心率e
C
和半通徑P
C
；依據所述追蹤航天器的軌道根數計算所述追蹤航天器的運行參數，其中，所述運行參數包括近地點角速度w
max
和遠地點角速度w
min
；依據所述目標航天器的地心距r
T
計算所述目標航天器的運行參數，其中所述運行參數包括角速度w
T
。3.根據權利要求2所述的航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法，其特征在于，所述依據所述軌道參數、所述軌道根數和所述運行參數確定所述追蹤航天器的水滴構型相對所述目標航天器的運動軌跡方向的步驟，包括：依據所述追蹤航天器與所述目標航天器的運行參數大小關系，判斷所述追蹤航天器的運動軌跡是否形成水滴構型；當所述追蹤航天器的運動軌跡形成水滴構型，則依據所述追蹤航天器的半長軸與所述目標航天器的地心距大小關系確定所述追蹤航天器的水滴構型相對所述目標航天器的運動軌跡方向。4.根據權利要求3所述的航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法，其特征在于，所述依據所述追蹤航天器與所述目標航天器的運行參數大小關系，判斷所述追蹤航天器的運動軌跡是否形成水滴構型的步驟，包括：當w
min
＞w
T
或w
max
＜w
T
，則所述追蹤航天器的運動軌跡無法形成水滴構型；當w
min
≤w
T
或w
max
≥w
T
，則所述追蹤航天器的運動軌跡能夠形成水滴構型。
5.根據權利要求3所述的航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法，其特征在于，所述依據所述追蹤航天器的半長軸與所述目標航天器的地心距大小關系確定所述追蹤航天器的水滴構型相對所述目標航天器的運動軌跡方向的步驟，包括：當所述追蹤航天器的半長軸a
C
小于所述目標航天器的地心距r
T
，所述水滴構型的光滑頂點位于所述方向切換點的上方；當所述追蹤航天器的半長軸a
C
大于所述目標航天器的地心距r
T
，所述水滴構型的光滑頂點位于所述方向切換點的下方。6.根據權利要求5所述的航天器水滴構型相對運動幾何參數計算方法，其特征在于，所述依據所述軌道根數、所述軌道參數以及所述水滴構型的運動軌跡方向的軌跡數據迭代求解所述追蹤航天器在所述方向切換點的地心距，并依據所述地心距和所述水滴構型的幾何關系求解所述水滴構型的高度的步驟，包括：當所述水滴構型的光滑頂點位于所述方向切換點的上方，依據所述軌道根數、所述軌道參數以及所述水滴構型的軌跡數據迭代求解所述追蹤航天器在所述方向切換點的地心距r
down
，計算公式為：，計算公式為：，計算公式為：，計算公式為：，計算公式為：其中，α、β分別代表中間變量，s代表水滴構型軌道轉移起點、終點與地心連線三角形周長的一半，c代表水滴構型軌道轉移起點與終點之間的直線距離，Δf
down
代表方向所述追蹤航天器從水滴構型的光滑頂點飛行至方向切換點的真近點角差，μ
e
代表地球引力常數；依據所述方向切換點的地心距r
down
計算...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉世勇，黃艷俊，馬麗娜，瞿繼雙，
申請(專利權)人：中電普信北京科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
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