[發(fā)明專利]一種航天器借力飛行軌道的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111142337.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113591403B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏九妹;楊洪偉;李爽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06F30/28;G06F30/15
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 梅學(xué)兵

1.一種航天器借力飛行軌道的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括步驟如下：

確定航天器借力飛行軌道近星點(diǎn)速度計(jì)算參數(shù)；

根據(jù)所述計(jì)算參數(shù)建立近星點(diǎn)速度方程并求解速度矢量；

利用圓形限制性三體動(dòng)力學(xué)模型，在時(shí)間上從近星點(diǎn)至希爾球邊界的前后軌道遞推從而確定航天器的希爾球邊界狀態(tài)；

基于所述航天器的希爾球邊界狀態(tài)，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立借力飛行軌道邊值約束條件與初始速度的映射關(guān)系，從而獲得人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

根據(jù)邊值約束條件，利用所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，完成航天器借力飛行軌道三體蘭伯特問(wèn)題初始速度的計(jì)算；

根據(jù)所述三體蘭伯特問(wèn)題初始速度對(duì)航天器的借力飛行軌道進(jìn)行設(shè)計(jì)；

確定航天器借力飛行軌道近星點(diǎn)速度計(jì)算參數(shù),具體包括：在圓形限制性三體問(wèn)題中，對(duì)各種單位進(jìn)行無(wú)量綱化，其中，M和m分別表示兩主天體的質(zhì)量，記M+m為單位質(zhì)量，兩主天體之間的平均距離為單位長(zhǎng)度，主天體軌道角速度的倒數(shù)為單位時(shí)間，μ=m/(M+m)表示質(zhì)量比；

計(jì)算借力天體的希爾球半徑R_Hill；

確定近星點(diǎn)位置r_p，設(shè)定借力飛行過(guò)程中安全飛越高度H_min；

確定雅可比常數(shù)C的取值區(qū)間及步長(zhǎng)；

根據(jù)所述計(jì)算參數(shù)建立近星點(diǎn)速度方程并求解速度矢量,具體包括：

建立旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系A(chǔ)，在坐標(biāo)系A(chǔ)中，原點(diǎn)位于兩主天體P₁和P₂的質(zhì)心，且天體P₁的質(zhì)量大于P₂，坐標(biāo)軸x軸由天體P₁指向P₂，z軸與系統(tǒng)角動(dòng)量方向重合，y軸滿足右手系；

記坐標(biāo)系A(chǔ)下航天器P位置為(x, y, z)，天體P₁位置為（-μ, 0, 0），天體P₂位置為（1-μ,0, 0），則近星點(diǎn)速度的方程如下：

（1）

其中，r₁和r₂分別表示航天器與天體P₁和P₂之間的距離，由此，在已知近星點(diǎn)位置和雅可比常數(shù)C的前提下，根據(jù)式（1）計(jì)算近星點(diǎn)速度大小v；

在速度大小的約束下，通過(guò)近星點(diǎn)位置速度與借力天體位置速度之間的關(guān)系，根據(jù)式（2）求解近星點(diǎn)速度；

（2）

其中，(v_px,v_py,v_pz)表示近星點(diǎn)速度v_p。