[發(fā)明專利]一種基于多目標(biāo)優(yōu)化算法的航天器最優(yōu)Lambert軌道交會方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911305096.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111090941A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋申民;武冠群;張禹琛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時起磊

1.基于多目標(biāo)優(yōu)化算法的航天器最優(yōu)Lambert軌道交會方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據(jù)航天器確定脈沖推力Lambert交會對應(yīng)的Lambert問題的拉格朗日表示形式，根據(jù)Lambert問題的拉格朗日表示形式計算異面Lambert交會的轉(zhuǎn)移軌道參數(shù)，得到Lambert交會的燃料消耗和交會時間的性能指標(biāo)；

根據(jù)Lambert問題的拉格朗日表示形式計算異面Lambert交會的轉(zhuǎn)移軌道參數(shù)，得到Lambert交會的燃料消耗和交會時間的性能指標(biāo)的過程包括以下情況：

(1)針對雙脈沖Lambert交會問題，當(dāng)已知追蹤航天器在初始軌道上駐留時間Δt₁以及轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行時間Δt_f，得到相應(yīng)的雙脈沖交會策略；選擇追蹤航天器在初始軌道上變軌點的真近點角f₁與在轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行時間Δt_f為優(yōu)化變量，經(jīng)過優(yōu)化算法的尋優(yōu)求解最終可獲得燃料消耗與交會時間綜合最優(yōu)的雙脈沖交會機(jī)動策略：

根據(jù)追蹤航天器的初始位置f₁₀與其在初始軌道上駐留時間Δt₁，求解出第一次軌道機(jī)動點位置，即初始軌道上真近點角f₁₁，進(jìn)而得到相應(yīng)的變軌點位置矢量r₁；

根據(jù)追蹤航天器在初始軌道上駐留時間Δt₁以及轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行時間Δt_f，計算得到交會點的對應(yīng)位置矢量r₂，對應(yīng)在目標(biāo)軌道上真近點角為f₂₂，進(jìn)而進(jìn)行轉(zhuǎn)移軌道的求解；

在優(yōu)化過程中，基于轉(zhuǎn)移軌道參數(shù)，進(jìn)一步得到雙脈沖Lambert交會的燃料消耗和交會時間的性能指標(biāo)；

(2)針對三脈沖Lambert交會問題，當(dāng)已知追蹤航天器在初始軌道上駐留時間Δt₁、轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行時間Δt_f1與Δt_f2、中間駐留點位置矢量r_m，得到相應(yīng)的三脈沖交會策略；選擇追蹤航天器在初始軌道上變軌點的真近點角f₁、轉(zhuǎn)移軌道1上運(yùn)行時間Δt_f1、轉(zhuǎn)移軌道2上運(yùn)行時間Δt_f2以及用軌道六根數(shù)表示的中間駐留點位置為優(yōu)化變量，經(jīng)過優(yōu)化算法的尋優(yōu)求解最終可獲得燃料消耗與交會時間綜合最優(yōu)的三脈沖交會機(jī)動策略：

軌道六根數(shù)包括半長軸a_m、偏心率e_m、軌道傾角i_m、升交點赤經(jīng)Ω_m、近地點幅角w_m、駐留點真近點角f_m；

根據(jù)追蹤航天器在初始軌道上駐留時間Δt₁、轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行時間Δt_f1、Δt_f2與航天器的初始位置f₁₀與f₂₀，求解出第一次軌道機(jī)動點位置、交會點的對應(yīng)位置矢量r₂，第一次軌道機(jī)動點位置對應(yīng)初始軌道上真近點角f₁₁，位置矢量r₂對應(yīng)在目標(biāo)軌道上真近點角為f₂₂，求解得到三脈沖轉(zhuǎn)移軌道相關(guān)參數(shù)；

在優(yōu)化過程中，基于轉(zhuǎn)移軌道參數(shù)，進(jìn)一步得到三脈沖Lambert交會的燃料消耗和交會時間的性能指標(biāo)；

針對以上情況，經(jīng)過優(yōu)化算法的尋優(yōu)最終獲得燃料消耗與交會時間綜合最優(yōu)的運(yùn)動軌跡；所述燃料消耗與交會時間綜合最優(yōu)的運(yùn)動軌跡包括雙脈沖Lambert交會的燃料消耗與交會時間綜合最優(yōu)的運(yùn)動軌跡和三脈沖Lambert交會的燃料消耗與交會時間綜合最優(yōu)的運(yùn)動軌跡。