[發(fā)明專利]一種載人小行星探測(cè)的目標(biāo)星選取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410336521.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN104176273B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉慧;趙建文;李人杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B64G1/12
• 分類號(hào): B64G1/12
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

1.一種載人小行星探測(cè)的目標(biāo)星選取方法，其特征在于：它包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：確定目標(biāo)星初選的約束條件

所述目標(biāo)星初選的約束條件由小行星軌道參數(shù)、小行星的絕對(duì)星等以及小行星的自旋周期組成，各部分之間是并列關(guān)系；

該小行星軌道參數(shù)包含小行星軌道的半長軸a、偏心率e以及軌道傾角i，所述小行星軌道的半長軸a、偏心率e以及軌道傾角i由運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力決定，是目標(biāo)星初選考慮的首要因素；

該小行星絕對(duì)星等由小行星的尺寸大小決定，小行星尺寸越大，其絕對(duì)星等越小，該目標(biāo)星初選的約束條件根據(jù)載人探測(cè)對(duì)小行星尺寸的要求確定；

該小行星自旋周期包含自旋周期下限和自旋周期上限兩部分，兩者是并列關(guān)系；該自旋周期下限由小行星對(duì)其表面物體的離心力與萬有引力相等的關(guān)系確定，該自旋周期上限由小行星熱模型的相關(guān)研究確定；

步驟二：初步篩選

利用步驟一確定的目標(biāo)星初選的約束條件對(duì)小行星數(shù)據(jù)庫進(jìn)行篩選，得出初選目標(biāo)；

步驟三：初選星軌道設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算

所述軌道設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算包括任務(wù)軌道的設(shè)計(jì)、速度增量的計(jì)算、發(fā)射窗口的搜索以及任務(wù)周期的計(jì)算，各部分之間有一定的耦合關(guān)系；

該任務(wù)軌道的設(shè)計(jì)為從地球停泊軌道出發(fā)，沿著以地球質(zhì)心為焦點(diǎn)的雙曲線逃逸地球引力影響球，之后沿著以太陽質(zhì)心為焦點(diǎn)的橢圓到達(dá)小行星并與之交會(huì)，在小行星表面駐留復(fù)數(shù)天，之后再次沿著以太陽質(zhì)心為焦點(diǎn)的橢圓到達(dá)地球引力影響球的邊緣，整個(gè)任務(wù)軌道包含一個(gè)地心逃逸段和兩個(gè)日心轉(zhuǎn)移段；

該速度增量的計(jì)算需采用相應(yīng)的軌道轉(zhuǎn)移策略進(jìn)行分析求解；

該發(fā)射窗口的搜索采用現(xiàn)有的尋優(yōu)算法搜索得到；

該任務(wù)周期的計(jì)算在發(fā)射窗口和速度增量的計(jì)算過程中一并計(jì)算得出；

步驟四：目標(biāo)星優(yōu)選

所述目標(biāo)星的優(yōu)選包含目標(biāo)星優(yōu)選模型及求解；

該目標(biāo)星優(yōu)選模型包含優(yōu)化變量和優(yōu)化目標(biāo)兩部分，各部分之間是并列關(guān)系；

該優(yōu)化變量包含探測(cè)所需的速度增量Δv，任務(wù)周期ΔT，小行星的光譜類型，小行星的先期探測(cè)經(jīng)驗(yàn)，小行星是否為對(duì)地威脅小行星，小行星的自旋周期是否已知，各部分之間是并列關(guān)系；

該優(yōu)化目標(biāo)為目標(biāo)星的上述六個(gè)優(yōu)化變量對(duì)應(yīng)的得分之和最大，即小行星具備較小的速度增量和任務(wù)周期，同時(shí)具備較大的科學(xué)價(jià)值，工程可實(shí)現(xiàn)性和探測(cè)價(jià)值的綜合得分最高；

該求解即為利用上述目標(biāo)星優(yōu)選模型分析計(jì)算得出最佳探測(cè)目標(biāo)。