[發(fā)明專利]基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的月球引力輔助逃逸軌道遞推方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011326683.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112613223A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊洪偉;顏九妹;李爽
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06F119/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的月球引力輔助逃逸軌道遞推方法，其特征在于，包括步驟如下：

1)設(shè)置探測器初始狀態(tài)參數(shù)；

2)利用解析的圓錐曲線拼接法計(jì)算探測器在近心點(diǎn)處的狀態(tài)及引力輔助前的軌道根數(shù)；

3)在相同的近心點(diǎn)處，通過圓形限制性三體問題動力學(xué)模型進(jìn)行軌道遞推，從而獲得探測器在引力輔助之前的軌道根數(shù)及引力輔助之后的特征能量C₃值；

4)基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)解析的圓錐曲線拼接法與三體問題結(jié)果之間的誤差關(guān)系；

5)基于上述步驟4)得到的誤差值，將其與圓錐曲線拼接法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行代數(shù)相加運(yùn)算，從而替代在軌道設(shè)計(jì)時(shí)三體問題所需的數(shù)值積分。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的月球引力輔助逃逸軌道遞推方法，其特征在于，所述步驟1)具體包括：設(shè)定探測器的初始特征能量C₃值；設(shè)定探測器初始階段狀態(tài)約束條件參數(shù)：軌道傾角i、近星距R_p與遠(yuǎn)星距R_a；兩個主天體質(zhì)量M₁、M₂，質(zhì)量參數(shù)比μ＝M₂/(M₁+M₂)，次天體影響球半徑r_SOI及兩個主天體之間的距離R_EM。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的月球引力輔助逃逸軌道遞推方法，其特征在于，所述步驟2)具體包括：依次建立以兩個主天體質(zhì)心為原點(diǎn)的會合坐標(biāo)系，再分別建立以主體為中心的慣性坐標(biāo)系和以次體為中心的引力輔助坐標(biāo)系，會合坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸原點(diǎn)為兩個主天體的質(zhì)心，x軸由M₁指向M₂，z軸與地月系統(tǒng)的角動量方向一致，y軸滿足右手定則；當(dāng)t＝0時(shí)的會合坐標(biāo)系為該地月系統(tǒng)的慣性坐標(biāo)系；在引力輔助坐標(biāo)系中，r_p和v_p分別描述在該坐標(biāo)系下，探測器在近心點(diǎn)處的位置和速度；已知探測器的初始狀態(tài)近星距R_p、遠(yuǎn)星距R_a和軌道傾角i時(shí)，得到此時(shí)軌道的半長軸，在主體引力作用下，利用二體能量積分公式計(jì)算得出探測器經(jīng)過影響球邊界時(shí)的速度大小，從而根據(jù)探測器的角動量計(jì)算出速度的側(cè)向分量大小，進(jìn)而得到慣性坐標(biāo)系下探測器進(jìn)入影響球時(shí)的速度矢量且進(jìn)入影響球時(shí)的位置矢量為根據(jù)圓錐曲線模型的假設(shè)，引力輔助發(fā)生時(shí)得到行星的速度矢量是一個常矢量，表示為從而得到引力輔助坐標(biāo)系下探測器進(jìn)入影響球時(shí)的剩余速度矢量；在已知引力輔助之后探測器具備預(yù)想能量C₃值的前提下，根據(jù)式(1)計(jì)算出探測器飛出影響球時(shí)的速度大?。?/p>

從而得到引力輔助坐標(biāo)系下，探測器在近心點(diǎn)處時(shí)的位置和速度矢量：

根據(jù)已求得的進(jìn)入影響球的位置和速度矢量計(jì)算出引力輔助前的軌道根數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的月球引力輔助逃逸軌道遞推方法，其特征在于，所述步驟3)具體包括：

建立三體問題動力學(xué)模型，其運(yùn)動方程在會合坐標(biāo)系下表示為：

式中，r₁和r₂分別為探測器與天體M₁和M₂之間的距離，質(zhì)量參數(shù)為μ，該數(shù)學(xué)模型的積分初始量為近心點(diǎn)處的位置和速度；

基于三體問題動力學(xué)模型，通過數(shù)值積分方法在時(shí)間上分別向前向后進(jìn)行軌道遞推獲得引力輔助前的軌道根數(shù)及引力輔助之后的特征能量C₃數(shù)據(jù)分布。