[發明專利]一種非軸對稱細長形小天體引力場簡化建模方法

有效

• 申請號: 201711371641.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107977530B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 楊洪偉;李爽;徐聰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明涉及一種小天體引力場簡化建模方法，屬于航空航天技術領域。現有的建模方法對于非軸對稱的細長形小天體簡化建模適用性不足，而本發明的簡化建模方法特別適用于非軸對稱細長形小天體的引力場簡化建模，具體步驟為：首先，建立非軸對稱三質點模型的簡化模型動力學方程；然后，推導簡化模型平衡點位置方程，并建立最小化平衡點位置偏差的簡化建模模型參數優化問題；最后，通過非線性優化方法求解細長形小天體引力場簡化模型最優參數。該方法在優化求解過程中所涉及的優化參數個數少并且平衡點求解方程為代數方程，匹配非軸對稱的細長形小天體平衡點時精度良好，擴展了現有設計方法的適用范圍。

技術領域

本發明涉及一種小天體引力場簡化建模方法，尤其涉及一種非軸對稱細長形小天體的引力場簡化建模方法，屬于航空航天技術領域。

背景技術

小天體探測由于其巨大的科學意義和工程價值，目前已成為深空探測領域的重要方向。美國、日本、歐洲等均已開展了包括小行星和彗星在內的小天體探測任務。宇宙中的小天體數量眾多、形狀各異，而細長形小天體是小天體中常見的一類，如美國舒梅克號任務的目標小行星433Eros，日本隼鳥號任務的目標小行星25143 Itokawa，美國深度撞擊任務飛越探測的彗星103P/Hartley等。

小天體引力場建模是小天體探測任務分析和開展的關鍵基礎。而小天體引力場簡化建模相比于多面體法等精確建模方法，具有參數少、計算效率高的優點，便于深入分析小天體附近動力學，也可以用于指導設計小天體引力場中軌道與控制律。因而小天體引力場簡化建模已成為小天體引力場建模研究的當前熱點問題之一。

在已發展的細長形小天體簡化建模方法中，在先技術(Zeng X,Jiang F,Li J,etal.Study on the connection between the rotating mass dipole and naturalelongated bodies[J].Astrophysics and Space Science,2015,356(1):29-42)中，采用偶極子模型作為簡化模型，并提出了一種通過匹配簡化模型平衡點位置和多面體模型(即一種精確模型)的平衡點位置來設計簡化模型參數的方法。該方法的優點是和精確模型建立了聯系并且可以體現小天體質量沿長度方向(即x軸方向)分布的不均勻性。但該方法采用的簡化模型關于x軸對稱，對于非x軸對稱的小天體(如243Ida)不適用。

在先技術(Lan L,Yang H,Baoyin H,et al.Retrograde near-circularperiodic orbits near equatorial planes of small irregular bodies[J].Astrophysics and Space Science,2017,362(9):169)中，建立了關于y軸對稱的三質點模型作為簡化模型，適用于匹配關于x軸非對稱而關于y軸對稱的小天體。但是該模型也具有對稱性，在應用于非y軸對稱的小天體243Ida、433Eros等時匹配誤差大，適用性不足。

發明內容

本發明為解決現有建模方法對于非軸對稱的細長形小天體簡化建模適用性不足，提出一種基于非軸對稱三質點模型和非線性優化設計方法的非軸對稱細長形小天體引力場簡化建模方法。

本發明的技術方案為：

一種非軸對稱細長形小天體引力場簡化建模方法，具體步驟為：

步驟一，建立基于非軸對稱三質點模型的簡化模型動力學方程