[發明專利]一種基于工程約束的月地轉移軌道修正方法

有效

• 申請號: 202110272097.1
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113086250B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 孟占峰;高珊;盛瑞卿;鄒樂洋;朱舜杰;汪中生
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24;G06F17/11
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本申請公開了一種基于工程約束的月地轉移軌道修正方法，該方法包括：根據月地轉移軌道某時刻的軌道狀態和再入點目標要求，確定修正速度增量。該方法通過將全目標策略、偏置策略和降階策略結合，在月地轉移軌道的第一次中途修正采用全目標策略，第二次中途修正采用預偏置策略，第三次中途修正采用降階策略，實現單次控制對再入點狀態全目標的瞄準，并減小分離過程、控制殘差等對再入點的影響，在實際飛行中存在誤差的情況下實現再入狀態的穩定收斂。本申請解決了現有技術中轉移軌道修正方法不能滿足實際修正需求的技術問題。

技術領域

本申請涉及探測器軌道技術領域，尤其涉及一種基于工程約束的月地轉移軌道修正方法。

背景技術

探測器在月球采樣返回任務中，需要經由預定月地轉移軌道返回地球。而探測器在月地返回飛行過程中受到諸多誤差因素的影響，如月地轉移入射殘差、測定軌誤差、軌控執行誤差、分離速度誤差等，其實際飛行軌道必然會逐漸偏離預定的月地轉移軌道。因此，為了保證在誤差條件下，探測器仍然可以按預定的月地轉移軌道到達再入點，必須在轉移飛行過程中進行修正，使其能滿足返回任務要求的終端約束條件。

目前，探測器在轉移飛行過程中修正方法的過程為：探測器根據預定月地轉移軌道飛行過程中，一般安排多次修正，例如3次，但是實際飛行過程中一般會根據具體的軌道參數和控制執行情況，取消部分修正過程，單次中途修正一般是通過調整軌道變軌時刻速度的三方向分量滿足終端的三個約束條件。隨著探月技術的迅猛發展，對探測器提出了更高的要求，對于月地轉移軌道單次修正需要同時滿足更多的返回任務約束條件，例如，再入角、高度、傾角以及著陸點位于再入軌道面內等，同時還需要對分離過程帶來的影響進行補償。因此，現有技術的轉移軌道修正方法不能滿足實際修正需求。

發明內容

本申請解決的技術問題是：針對現有技術中轉移軌道修正方法不能滿足實際修正需求，本申請提供了一種基于工程約束的月地轉移軌道修正方法，本申請實施例所提供的方案中，當探測器根據預設的月地轉移軌道運動過程中，達到預設的第一次修正時刻時，根據預設初始軌道參數確定第一修正時刻對應的第一軌道參數，然后根據第一軌道參數計算預設再入點的參數，并根據再入點的參數調整第一軌道參數，直到調整后的第一軌道參數使得再入點的參數滿足預設約束條件為止，其中，預設約束條件包括再入點高度約束條件、固連系傾角約束條件、再入角約束條件以及再入點固連系位置矢量與軌道面法向之間的夾角約束條件，即在第一次修正時采用“四對四”的全目標策略對第一修正時刻的位姿參數進行調整，實現單次控制對再入點狀態的精確瞄準，為控制目標快速逼近收斂提供了良好的條件。

第一方面，本申請實施例提供一種基于工程約束的月地轉移軌道修正方法，該方法包括：

在探測器根據預設的月地轉移軌道運動過程中，實時采集所述探測器運動的時間信息；

當所述時間信息為預設的第一次修正時刻時，根據測定軌獲取的預設初始軌道參數確定所述第一修正時刻對應的第一軌道參數，根據所述第一軌道參數計算預設再入點的參數，其中，所述第一軌道參數包括位置和速度，所述再入點的參數包括再入點高度、固連系傾角、再入角以及著陸點固連系位置矢量與軌道面法向之間的夾角；

根據所述再入點的參數調整所述第一軌道參數，直到調整后的第一軌道參數使得所述再入點的參數滿足預設約束條件為止，根據調整后的第一軌道參數控制所述探測器運動，其中，所述預設約束條件包括再入點高度約束條件、固連系傾角約束條件、再入角約束條件以及再入點固連系位置矢量與軌道面法向之間的夾角約束條件。