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载人登月转移轨道偏差传播分析与中途修正方法概述
载人登月 转移轨道 偏差传播分析 中途修正
2019/3/9
载人登月转移轨道是指地月转移轨道和月地返回轨道，其上飞行器飞行时间长、动力学模型复杂、非线性强且变系数.因此，工程任务中偏差不可避免，对偏差的控制直接影响任务执行的效果甚至成败.在概述载人登月转移轨道研究基础上，总结了偏差传播分析方法、最优中途修正策略及中途修正瞄准算法.最后，对我国未来载人登月转移轨道中途修正提出一些建议.
美国东部时间2016年5月6日1时30分，当“猎鹰9”号火箭第一级稳稳地落在回收船甲板上“当然我还依然爱着你”的环形标志中时，位于加利福尼亚州霍桑市的SpaceX公司总部里爆发出雷鸣般的掌声，人们齐声高呼：“USA! USA! USA!”，现场三位主持人的解说几乎被淹没其中无法辨识。
对木卫停泊轨道间的低耗能小推力转移轨道设计方法进行了研究，提出基于“类halo轨道截面”法的低耗能转移轨道参数化方法和基于配点法的多体Lambert问题求解算法，并利用全局优化算法得出了燃耗最少的初步优化结果；利用多体同伦法和固定近心点高度的多圈转移控制律得到了各段小推力转移轨道的有效设计结果.所提方法同样适用于其他天体间的转移轨道设计，为多体环境下低耗能小推力转移轨道提出了新的设计思路和方法.
不同月球借力约束下的地月Halo轨道转移轨道设计
Halo轨道 不变流形 借力飞行 混合优化
2016/3/2
针对地月系L2点不同任务需求下的低耗能转移轨道设计问题，基于不变流形理论与混合优化技术，深入研究了不同月球借力约束与不同幅值Halo轨道的入轨点（简称HOI点）对转移轨道飞行时间与燃料消耗的影响，给出了HOI点选择策略。首先结合任务要求并考虑月球引力影响，在月球借力点施加不同约束条件，通过微分修正算法调整Halo轨道的稳定流形，设计月球到Halo轨道的转移轨道。采用遗传算法与微分修正算法相结合的混...
不同月球借力约束下的地月Halo轨道转移轨道设计
Halo轨道 不变流形 借力飞行 混合优化
2016/3/2
针对地月系L2点不同任务需求下的低耗能转移轨道设计问题，基于不变流形理论与混合优化技术，深入研究了不同月球借力约束与不同幅值Halo轨道的入轨点（简称HOI点）对转移轨道飞行时间与燃料消耗的影响，给出了HOI点选择策略。首先结合任务要求并考虑月球引力影响，在月球借力点施加不同约束条件，通过微分修正算法调整Halo轨道的稳定流形，设计月球到Halo轨道的转移轨道。采用遗传算法与微分修正算法相结合的混...
日地Halo轨道的多约束转移轨道分层微分修正设计
分层微分修正 转移轨道 多约束条件
2015/11/10
针对日-地系统L1点（简称SEL1点）Halo轨道转移轨道设计中存在的多约束与初值敏感性问题，提出一种基于分层微分修正与初值多项式的设计方法。首先定义平动点转移轨道设计过程中存在的约束条件，然后根据不同的终端约束条件，重点给出了同时考虑轨道高度、轨道倾角、升交点赤经与航迹角等多约束条件下的分层微分修正方法。通过分析约束变量与控制变量之间的关系，得到能够解决微分修正初值问题的初值表达式。最后在多约束...
地月转移轨道设计的改进微分校正方法
月球探测 转移轨道 轨道设计 微分校正法
2016/6/7
地月转移轨道设计是探月关键技术之一，微分校正法是公认的解决非线性迭代问题的有效方法。针对探月任务中地月转移轨道设计精度高、计算速度快等要求，提出一种改进的微分校正快速设计方法。该方法基于DE405/LE405星历数据下日、地、月和地球J2项摄动真实轨道动力学模型，推导了近月点和入轨点设计参数偏导数关系，在积分轨道状态量的同时积分微分校正矩阵，用积分得到的准确微分校正矩阵求逆，快速迭代得到轨道设计结...
地月转移轨道设计的改进微分校正方法
月球探测 转移轨道 轨道设计 微分校正法
2016/7/15
地月转移轨道设计是探月关键技术之一，微分校正法是公认的解决非线性迭代问题的有效方法。针对探月任务中地月转移轨道设计精度高、计算速度快等要求，提出一种改进的微分校正快速设计方法。该方法基于DE405/LE405星历数据下日、地、月和地球J2项摄动真实轨道动力学模型，推导了近月点和入轨点设计参数偏导数关系，在积分轨道状态量的同时积分微分校正矩阵，用积分得到的准确微分校正矩阵求逆，快速迭代得到轨道设计结...
文章研究了CE 2小行星探测任务的转移轨道设计。首先分析了已编目小行星的轨道分布及运动特性，基于飞行任务约束选择了合适的交会目标。其次，基于微分修正法研究了转移轨道的设计，通过约束修正量改善了微分迭代收敛性能，给出了转移轨道的遍历搜索设计流程。最后，在CE 2卫星剩余推进剂的约束下，基于CE 2精密轨道设计了能量最优转移轨道，并分析了转移轨道的测控和通信约束条件。研究结果表明，2012年内...
太阳帆航天器可依靠反射太阳光子提供动力, 因此较适用于远距离的星际转移任务. 针对太阳帆航天器星际转移轨道控制问题, 提出一种新的解析最优控制律, 通过设定混合权重对各轨道根数进行联合控制. 引入改进春分点轨道根数对解析控制律进行了优化推导, 并以水星探测任务为背景进行了相应的仿真分析. 仿真结果表明, 该控制律计算速度较快, 可对各个轨道根数进行联合控制, 从而得到满足工程要求的太阳帆航天器星际...
基于NSGA-II 算法的上面级转移轨道中途修正时机优化
中途修正 多目标优化 遗传算法
2014/9/25
设计了一种基于NSGA-II 的中途修正时机优化算法. 基于上面级运动方程和Lambert 远程变轨, 通过算例验证了中途修正的必要性, 确定了修正策略. 引入NSGA-II 算法, 对中途修正的目标函数进行优化, 得到了修正时刻的最优解集. 结果表明, 该算法得到的修正时机优化Pareto 最优解集完整且分布均匀, 中途修正效果很好.
中途修正分析是深空探测任务设计的关键步骤。首先讨论火星探测中途修正速度增量的求解方法，并由此对多次修正问题进行了Monte Carlo仿真分析。为满足不同的计算需求，针对速度增量的求解问题，给出了精确算法和快速算法两种思路，并对二者的解算精度进行了对比。以2018年某火星探测轨道为例，根据设定误差，计算得出了各次修正速度增量和残余误差随修正时间变化的数据曲线，进而对修正时机的选择问题进行了讨论，并...
基于高斯伪光谱的星际小推力转移轨道快速优化
小推力 星际转移 快速优化 高斯伪光谱
2010/8/18
针对星际小推力转移轨道优化问题，给出了一种基于高斯伪光谱配点的快速优化 算法。首先，基于归一化的改进春分点根数建立了星际小推力转移轨道的优化模型；然后， 采用高斯伪光谱配点策略对优化模型进行离散化处理，推力方向限制和天体星历分别作为路 径约束和事件约束，将轨道优化问题转化为一个大规模多约束参数优化问题；在此基础上， 基于高斯伪光谱的配点特性，推导出性能指标和约束方程的解析雅可比矩阵，保证了雅可比 ...
利用晕轨道的稳定流形可以设计从地球到晕轨道的转移轨道。但由于小幅度晕轨道的稳 定流形与地球停泊轨道无法相交，因此需采用两脉冲转移。微分修正法是求解两脉冲转移常 用的优化方法，虽然收敛速度快，但很难获取全局最优解，而且收敛半径小，如果初始猜想 与最优解相差很远，该方法可能会不收敛。将序优化理论与微分修正法相结合，利用序优化 思想缩小搜索空间，得到足够好的初始猜想，然后利用微分修正法快速收敛到满足终端...