[發明專利]一種太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法

有效

• 申請號: 201710369368.9
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107310752B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 袁建平;陳建林;袁靜;孫沖;高琛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24;G06F30/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，確定太陽帆航天器行星橢圓懸浮軌道模型和行星圓懸浮軌道模型，并且確定兩類軌道下太陽帆的唯一描述參數；所述兩類軌道下太陽帆的唯一描述參數為太陽帆姿態角參數c(α,θ)和反射率參數u；

步驟2，通過行星圓懸浮軌道上的太陽帆航天器的位置矢量和速度矢量，確定行星橢圓懸浮軌道和行星圓懸浮軌道進行拼接的邊界條件；

步驟3，將圓懸浮軌道之間的轉移作為目標，得到實現行星圓懸浮軌道之間轉移的橢圓懸浮軌道；

步驟4，通過邊界條件確定橢圓懸浮軌道的軌道參數，根據橢圓懸浮軌道的平衡條件和太陽光壓加速度模型，得到實現橢圓懸浮軌道轉移的太陽帆姿態角參數和反射率參數；

步驟5，判定太陽帆姿態角參數和反射率參數是否可實現，若能實現,則橢圓懸浮軌道可作為轉移軌道；否則重復步驟1-4；

步驟6，完成太陽帆航天器在行星圓懸浮軌道之間的轉移。

2.根據權利要求1所述的太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法，其特征在于，所述步驟1中通過建立慣性參考坐標系C_i(o₁；i_x,j_y,k_z)、非一致旋轉相合坐標系C_s(F；i_ξ,j_η,k_ζ)和旋轉坐標系C(o_s；i,j,k)，確定兩類軌道下太陽帆的唯一描述參數。

3.根據權利要求1所述的太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法，其特征在于，所述步驟2中行星橢圓懸浮軌道和行星圓懸浮軌道進行拼接的位置為橢圓懸浮軌道的近焦點或遠焦點。

4.根據權利要求1所述的太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法，其特征在于，所述步驟3中兩條行星圓懸浮軌道位于同一平面內時，得到實現行星圓懸浮軌道之間轉移的橢圓懸浮軌道。

5.根據權利要求1所述的太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法，其特征在于，所述步驟3中兩條行星圓懸浮軌道不在同一平面內時，得到實現行星圓懸浮軌道之間轉移的橢圓懸浮軌道。

6.根據權利要求1所述的太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法，其特征在于，所述步驟4中在非一致旋轉相合坐標系C_s(F；i_ξ,j_η,k_ζ)下建立太陽帆航天器的動力學模型其中R_i是太陽帆相對于行星質心的位置矢量；R是太陽帆相對于坐標系C_s(F；i_ξ,j_η,k_ζ)原點的位置矢量；ω表示坐標系C_s(F；i_ξ,j_η,k_ζ)本身的旋轉角速度；μ_p表示行星的引力常數；太陽光壓加速度a表示為：a＝a_c(n_s·n)·[2(1-u)ρ_s(n_s·n)·n+(1-ρ_s+uρ_s)n_s]，單位矢量n_s表示太陽光方向；n表示太陽帆的法向；u為太陽帆的反射率參數；ρ_s表示照射在鏡面反射上的太陽光完全反射的比率；a_c表示行星附近的最大太陽光壓加速度。

7.根據權利要求1所述的太陽帆航天器行星圓懸浮軌道之間的轉移方法，其特征在于，所述步驟5中太陽帆姿態角參數c(α,θ)和反射率參數u滿足以下條件為太陽帆姿態參數和反射率參數能夠實現：c＝n·n_s∈(0,1]太陽帆的法向方向n必須指向太陽的反方向，單位矢量n_s表示太陽光方向；u∈[0,u_max]太陽帆的反射率不能超過其最大反射率。