[發(fā)明專利]一種行星際多體系統(tǒng)小行星探測最優(yōu)多脈沖轉(zhuǎn)移方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711264788.7 | 申請日： | 2017-12-05 |
| 公開（公告）號： | CN107992682A | 公開（公告）日： | 2018-05-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 喬棟;黃江川;胡勃欽;李翔宇;孟林智;王曉磊 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京理工大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50;B64G1/24 |
| 代理公司： | 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11639 | 代理人： | 鮑文娟 |
| 地址： | 100081 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 行星 體系 小行星 探測 最優(yōu) 脈沖 轉(zhuǎn)移 方法 | ||
1.一種行星際多體系統(tǒng)小行星探測最優(yōu)多脈沖軌道轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：包括如下步驟，
步驟一：在日地質(zhì)心旋轉(zhuǎn)系下建立探測器高精度動力學(xué)模型；
步驟二：根據(jù)任務(wù)約束選擇目標(biāo)小行星并給出探測器在日地質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的初始狀態(tài)，采用擾動法獲得探測器單脈沖小行星飛越軌道；
步驟三：利用優(yōu)化算法得到飛越距離最小的單脈沖小行星飛越轉(zhuǎn)移軌道；
步驟四：基于主矢量理論，進(jìn)行多脈沖轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計，得到滿足主矢量條件的最優(yōu)多脈沖轉(zhuǎn)移軌道；
步驟五：將步驟四得到的最優(yōu)多脈沖轉(zhuǎn)移軌道，帶入步驟一所述的探測器高精度動力學(xué)模型遞推，利用多級并行微分修正方法對轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)行修正，實現(xiàn)多天體強擾動非線性環(huán)境下小行星探測的精確軌道轉(zhuǎn)移。
2.如權(quán)利要求1所述的一種行星際多體系統(tǒng)小行星探測最優(yōu)多脈沖軌道轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：步驟一具體實現(xiàn)方法為，
探測器在日地L2點Lissajous軌道運行所處的動力學(xué)環(huán)境包括各天體攝動及太陽光壓攝動，在日地動力學(xué)模型下進(jìn)行建模，采用日地質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，探測器的運動方程為：
方程(1)即為探測器高精度動力學(xué)模型；
其中：
其中：XYZ和分別表示探測器在日地質(zhì)心旋轉(zhuǎn)系下的位置坐標(biāo)和速度坐標(biāo)；aSRP,aThree分別表示太陽光壓和其他天體的攝動加速度，μ表示無量綱化后的天體引力常數(shù)，使用參數(shù)表示質(zhì)量較小的天體，如因此兩個大天體的質(zhì)量分別為：
3.如權(quán)利要求2所述的一種行星際多體系統(tǒng)小行星探測最優(yōu)多脈沖軌道轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：步驟二具體實現(xiàn)方法為，
首先在考慮任務(wù)約束的情況下，選擇目標(biāo)小行星；然后探測器在某一選定的初始時刻從日地L2點Lissajous軌道出發(fā)，奔向目標(biāo)小行星，其在該初始時刻相對于日地質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的初始狀態(tài)為其中分別表示探測器對應(yīng)初始時刻在日地質(zhì)心旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的初始位置矢量和初始速度矢量；該日地平動點軌道為真實動力學(xué)環(huán)境下的實際軌道，具有星歷約束；
將初始狀態(tài)向前遞推一個周期，得到另外一個Rn中的向量Φ(T+t0)x0，確定單值矩陣單值矩陣的特征值對應(yīng)的特征向量記為ν；選擇Φ(T)的不穩(wěn)定特征向量νu方向作為施加擾動量方向，則擾動速度矢量ΔV1寫為：
其中表示單位向量，為不穩(wěn)定特征向量速度分量的矢量方向，λ為速度擾動量大?。?/p>
定義從Lissajous軌道的分離變軌時刻為t0，則探測器受到擾動后的軌道狀態(tài)為x0＝[R0 V0+ΔV1]，在星歷模型下積分即得到一條單脈沖小行星飛越轉(zhuǎn)移軌道。
4.如權(quán)利要求3所述的一種行星際多體系統(tǒng)小行星探測最優(yōu)多脈沖軌道轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：步驟三具體實現(xiàn)方法為，
根據(jù)步驟二中得到的單脈沖小行星飛越轉(zhuǎn)移軌道結(jié)果，首先定義目標(biāo)函數(shù)df，即轉(zhuǎn)移軌道距目標(biāo)小行星的最小距離定義優(yōu)化變量λ，即初始擾動量大小；然后求解該優(yōu)化模型得最優(yōu)速度擾動量λ*、最小距離以及飛越小行星時刻tf；最后得到飛越距離最小的單脈沖小行星飛越轉(zhuǎn)移軌道。
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