[發明專利]一種基于多目標優化算法的航天器最優Lambert軌道交會方法

在審

• 申請號: 201911305096.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111090941A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 宋申民;武冠群;張禹琛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 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事務所 23109
• 代理人: 時起磊

一種基于多目標優化算法的航天器最優Lambert軌道交會方法，屬于航天器軌道交會技術領域。本發明為了解決現有的航天器最優Lambert軌道交會方法存在燃料消耗與時間消耗不能同時達到最優的的問題。本發明根據航天器確定脈沖推力Lambert交會對應的Lambert問題的拉格朗日表示形式，并計算異面Lambert交會的轉移軌道參數，得到Lambert交會的燃料消耗和交會時間的性能指標；經過優化算法尋優獲得燃料消耗與交會時間綜合最優的運動軌跡。主要用于航天器最優Lambert軌道交會設計及控制。

技術領域

本發明涉及一種航天器最優Lambert軌道交會方法。屬于航天器軌道交會技術領域。

背景技術

隨著空間技術的迅速發展，非合作目標抓捕、空間站對接、在軌維護、空間目標跟蹤觀測等空間在軌任務受到許多航天大國的重視。作為完成在軌任務的關鍵環節，long-range 遠距離軌道轉移的燃料消耗和時間消耗對航天器壽命以及在軌任務效率有極大影響。因此，設計航天器遠距離交會的最優轉移軌道成為空間在軌任務的研究重點之一。

脈沖推力可以快速改變速度大小，目前已經廣泛用于軌道交會任務中，同時許多學者針對不同情況的脈沖交會問題的最優轉移軌道設計進行了研究并取得一定的成果。Shen H 等人的《A class of optimal two-impulse rendezvous using multiple-revolution lambert solutions》研究了多圈Lambert問題的求解，利用基向量方法處理了在同一個圓軌道上的燃料消耗最少的多圈Lambert交會問題。針對共面圓軌道的雙脈沖交會，Zhang G等人的《Optimal two-impulse rendezvous using multiple-revolutionLambert solutions》利用全局最優求解方法得到速度變化最小的轉移策略。對于非共面橢圓軌道，《Optimal two-impulse rendezvous using constrained multiple-revolutionLambert solutions》將fixed-time燃料最省的雙脈沖多圈 Lambert交會問題轉化為八階多項式根的求解進而獲取全局最優解。針對雙脈沖交會問題，《Optimal two-impulserendezvous with terminal tangent burn considering the trajectory constraints》分析并給出了終端正切交會的最優解。為了處理多目標的Lambert交會問題，《Two-phaseframework for near-optimal multi-target Lambert rendezvous》通過兩階段結構進而獲取次最優解。