[發(fā)明專利]一種基于能量最優(yōu)的軌道轉(zhuǎn)移方法、裝置及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110315882.0
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113060305B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于彥君;李化義;陳健;陳雪芹;吳凡;岳程斐;邱實(shí);奚瑞辰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24;G06F30/15;G06F30/27;G06N3/00;G06F111/10;G06F119/12
• 代理公司: 西安維英格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61253
• 代理人: 歸瑩;沈寒酉

1.一種基于能量最優(yōu)的軌道轉(zhuǎn)移方法，其特征在于，所述方法包括：

根據(jù)起始時(shí)刻衛(wèi)星所處的初始軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)和設(shè)定的軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)指定的目標(biāo)軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，按照遞推時(shí)間步長分別對初始軌道和目標(biāo)軌道進(jìn)行軌道遞推以獲取所述衛(wèi)星在由所述起始時(shí)刻和設(shè)定的轉(zhuǎn)移時(shí)長所確定的轉(zhuǎn)移期間內(nèi)從所述初始軌道轉(zhuǎn)移至所述目標(biāo)軌道過程中的開始轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移結(jié)束的離散位置及對應(yīng)的速度；

根據(jù)選取時(shí)間步長從所述軌道轉(zhuǎn)移過程中的開始轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移結(jié)束的離散位置中選取備選轉(zhuǎn)移軌道的相關(guān)參數(shù)，并計(jì)算對應(yīng)的總速度增量；其中，所述選取時(shí)間步長大于所述遞推時(shí)間步長；其中，所述根據(jù)選取時(shí)間步長從所述軌道轉(zhuǎn)移過程中的開始轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移結(jié)束的離散位置中選取備選轉(zhuǎn)移軌道的相關(guān)參數(shù)，并計(jì)算對應(yīng)的總速度增量，包括：

按照所述選取時(shí)間步長從所述軌道轉(zhuǎn)移過程中的開始轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移結(jié)束的離散位置中選取多個(gè)備選轉(zhuǎn)移軌道；

將各備選轉(zhuǎn)移軌道的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置、各備選轉(zhuǎn)移軌道對應(yīng)的初始軌道和目標(biāo)軌道的參數(shù)以及飛行時(shí)間所組成的第一集合，通過求解蘭伯特問題獲取各備選轉(zhuǎn)移軌道對應(yīng)的總速度增量，并以總速度增量確定為目標(biāo)函數(shù)；

基于總速度增量以及設(shè)定的總速度增量閾值范圍，從所述備選轉(zhuǎn)移軌道相關(guān)參數(shù)中選取候選范圍；其中，所述基于總速度增量以及設(shè)定的總速度增量閾值范圍，從所述備選轉(zhuǎn)移軌道相關(guān)參數(shù)中選取候選范圍，包括：

通過等高線圖法在所述第一集合中選取低于所述總速度增量閾值范圍的軌道轉(zhuǎn)移開始時(shí)刻范圍和飛行時(shí)間范圍；

按照設(shè)定的搜索時(shí)間步長在選取的軌道轉(zhuǎn)移開始時(shí)刻范圍和飛行時(shí)間范圍內(nèi)搜索獲得由轉(zhuǎn)移軌道的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置、轉(zhuǎn)移軌道對應(yīng)的初始軌道和目標(biāo)軌道的參數(shù)以及飛行時(shí)間所組成的第二集合；

采用設(shè)定的模擬退火優(yōu)化算法，在候選范圍中搜索使得目標(biāo)函數(shù)最小的轉(zhuǎn)移軌道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)起始時(shí)刻衛(wèi)星所處的初始軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)和設(shè)定的軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)指定的目標(biāo)軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，按照遞推時(shí)間步長分別對初始軌道和目標(biāo)軌道進(jìn)行軌道遞推以獲取所述衛(wèi)星在由所述起始時(shí)刻和設(shè)定的轉(zhuǎn)移時(shí)長所確定的轉(zhuǎn)移期間內(nèi)從所述初始軌道轉(zhuǎn)移至所述目標(biāo)軌道過程中的開始轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移結(jié)束的離散位置及對應(yīng)的速度，包括：

以所述起始時(shí)刻t₀衛(wèi)星所處的初始軌道位置和速度以及目標(biāo)軌道位置和速度為積分初值；

在所述起始時(shí)刻t₀和所述轉(zhuǎn)移時(shí)長ΔT所確定的轉(zhuǎn)移期間[t₀,t₀+ΔT]內(nèi)以遞推時(shí)間步長dt₁通過以下模型進(jìn)行遞推，獲得J2攝動(dòng)下衛(wèi)星在所述轉(zhuǎn)移期間內(nèi)開始轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移結(jié)束的離散位置及對應(yīng)的速度：

其中，r_x，r_y，r_z表示衛(wèi)星位置矢量r在J2000系下坐標(biāo)列陣的三個(gè)分量，且模長為μ＝3.986×10¹⁴m³·s^-2為地球引力常數(shù)；J₂＝1.08264×10^-3為地球二階帶諧項(xiàng)系數(shù)；R_e為地球赤道平均半徑。