【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于深空探測(cè)軌道設(shè)計(jì)，尤其涉及一種單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法。
技術(shù)介紹
1、隨著月球探測(cè)任務(wù)的逐步深入，近月制動(dòng)的目標(biāo)和任務(wù)也逐漸變得復(fù)雜。早期月球探測(cè)任務(wù)的近月制動(dòng)策略一般為共面的最優(yōu)能量捕獲策略，其只有一個(gè)目標(biāo)變量，就是環(huán)月軌道的目標(biāo)半長(zhǎng)軸。隨著任務(wù)需求的增加，以及定時(shí)定點(diǎn)著陸任務(wù)的牽引，近月制動(dòng)不但要滿足捕獲后環(huán)月軌道半場(chǎng)軸的要求，還要滿足捕獲后軌道面在空間指向的要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)后續(xù)的定時(shí)定點(diǎn)著陸任務(wù)。為了滿足定時(shí)定點(diǎn)著陸任務(wù)需求，通常采用的是帶法向分量的近月制動(dòng)捕獲策略，該策略不但滿足目標(biāo)半長(zhǎng)軸的要求，還通過(guò)聯(lián)合地月轉(zhuǎn)移軌道目標(biāo)軌道傾角的調(diào)整和法向分量大小的調(diào)整，滿足捕獲后軌道平面在空間中的指向要求。現(xiàn)有的方法是通過(guò)精確的數(shù)值積分，通過(guò)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的偏航姿態(tài)角、發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)機(jī)點(diǎn)位置等參數(shù)通過(guò)數(shù)值積分并結(jié)合參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種方法存在計(jì)算量大、在沒(méi)有初值的情況下數(shù)值收斂難等問(wèn)題，只能適用于地面離線計(jì)算。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，具有計(jì)算量小和計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)。
2、本專利技術(shù)目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，包括：步驟s1：根據(jù)預(yù)設(shè)地月轉(zhuǎn)移器箭分離點(diǎn)時(shí)刻t0和預(yù)設(shè)到達(dá)近月點(diǎn)時(shí)刻t1得到地月轉(zhuǎn)移段飛行時(shí)間，根據(jù)預(yù)設(shè)器箭分離點(diǎn)高度h0得到器箭分離點(diǎn)地心距；步驟s2：設(shè)置器箭分離點(diǎn)飛行路徑角β0初值，設(shè)置外點(diǎn)偽狀態(tài)的初值；其中，外點(diǎn)偽狀態(tài)的位置矢量初
3、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，地月轉(zhuǎn)移段飛行時(shí)間為：δt＝t1-t0；器箭分離點(diǎn)地心距為：r0＝re+h0；其中，t0為預(yù)設(shè)地月轉(zhuǎn)移器箭分離點(diǎn)時(shí)刻，t1為預(yù)設(shè)到達(dá)近月點(diǎn)時(shí)刻，δt為地月轉(zhuǎn)移段飛行時(shí)間，r0為器箭分離點(diǎn)地心距，h0為預(yù)設(shè)器箭分離點(diǎn)高度，re為地球平均半徑。
4、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，器箭分離點(diǎn)飛行路徑角β0初值為外點(diǎn)偽狀態(tài)的初值為到達(dá)近月點(diǎn)時(shí)刻t1的月球位置和速度。
5、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)通過(guò)如下公式得到：
6、
7、其中，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的位置矢量，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的速度矢量，為t1時(shí)刻的外點(diǎn)偽狀態(tài)位置矢量，v1*為t1時(shí)刻的外點(diǎn)偽狀態(tài)的速度矢量，rm為月球相對(duì)地球的位置矢量，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的速度矢量，vm為月球相對(duì)地球的速度矢量，δt為回溯時(shí)間，一般取為0.65倍的δt。
8、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，根據(jù)內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)所在的月心雙曲線軌道得到地月轉(zhuǎn)移軌道矢量包括：根據(jù)內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)計(jì)算雙曲線的偏心率矢量根據(jù)雙曲線的偏心率矢量得到偏心率模值和單位矢量根據(jù)內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)計(jì)算雙曲線的角動(dòng)量矢量計(jì)算地月轉(zhuǎn)移軌道與偏心率矢量的夾角將單位矢量繞角動(dòng)量矢量旋轉(zhuǎn)角度即得到地月轉(zhuǎn)移軌道矢量的單位矢量根據(jù)內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)得到地月轉(zhuǎn)移軌道矢量的模值；根據(jù)地月轉(zhuǎn)移軌道矢量的單位矢量和地月轉(zhuǎn)移軌道矢量的模值得到地月轉(zhuǎn)移軌道矢量
9、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，雙曲線的偏心率矢量通過(guò)如下公式得到：
10、
11、其中，為雙曲線的偏心率矢量，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的位置矢量，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的速度矢量，μm為月球引力常數(shù)。
12、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，偏心率模值為單位矢量為
13、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，雙曲線的角動(dòng)量矢量通過(guò)如下公式得到：
14、
15、其中，為雙曲線的角動(dòng)量矢量，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的位置矢量，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的速度矢量。
16、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，地月轉(zhuǎn)移軌道與偏心率矢量的夾角通過(guò)如下公式得到：
17、
18、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，地月轉(zhuǎn)移軌道矢量的模值通過(guò)如下公式得到：
19、
20、其中，為地月轉(zhuǎn)移軌道矢量的模值，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的位置矢量，為內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)的速度矢量，μm為月球引力常數(shù)。
21、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，地月轉(zhuǎn)移軌道矢量為
22、上述單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法中，新的外點(diǎn)偽狀態(tài)為：
23、
24、其中，為更新后的外點(diǎn)偽狀態(tài)位置矢量，為更新后的外點(diǎn)偽狀態(tài)速度矢量，為更新后的內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)位置矢量，為更新后的內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)速度矢量，δt為回溯時(shí)間，rm為月球相對(duì)地球的位置矢量，vm為月球相對(duì)地球的速度矢量。
25、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
26、(1)本專利技術(shù)計(jì)算量小，非常適合星載計(jì)算機(jī)在軌實(shí)時(shí)計(jì)算；
27、(2)本專利技術(shù)無(wú)需迭代，直接獲得最優(yōu)變軌位置，可以為地面精確搜索提供足夠精度的初值信息；
28、(3)本專利技術(shù)計(jì)算速度快，在初步軌道設(shè)計(jì)時(shí)可以進(jìn)行大范圍、大批量參數(shù)計(jì)算和優(yōu)化，獲得系統(tǒng)近月制動(dòng)的速度增量預(yù)算。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：地月轉(zhuǎn)移段飛行時(shí)間為：ΔT＝T1-T0；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)通過(guò)如下公式得到：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：根據(jù)內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)所在的月心雙曲線軌道得到地月轉(zhuǎn)移軌道矢量包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：雙曲線的偏心率矢量通過(guò)如下公式得到：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：偏心率模值為單位矢量為
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：雙曲線的角動(dòng)量矢量通過(guò)如下公式得到：
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：地月轉(zhuǎn)移軌道與偏心率矢量的夾角通過(guò)如下公式得到：
10.根據(jù)權(quán)利要
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：地月轉(zhuǎn)移段飛行時(shí)間為：δt＝t1-t0；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)通過(guò)如下公式得到：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖非共面最優(yōu)近月捕獲方法，其特征在于：根據(jù)內(nèi)點(diǎn)偽狀態(tài)所在的月心雙曲線軌道得到地月轉(zhuǎn)移軌道矢量包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孟占峰，高珊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。