[发明专利]一种地月L2点转移轨道中途修正方法

说明书

本发明公开了一种地月L2点转移轨道中途修正方法，根据转移轨道某时刻的轨道状态和终端目标要求，确定中途修正所需的速度增量，使探测器在转移轨道存在误差的情况下，满足进入地月L2点轨道的终端状态要求。本发明巧妙地利用地月L2点轨道的动力学特性，选取了经过地月会合坐标系XOZ面处的速度分量作为控制目标，满足了地月L2点轨道稳定的终端要求，保证了工程的可操作性；同时采用了分级目标的逐次迭代，保证了算法的收敛性。

技术领域

本发明涉及深空探测轨道设计技术领域，具体涉及一种地月L2点转移轨道中途修正方法。

背景技术

我国的嫦娥五号飞行试验器服务舱和鹊桥号中继星先后采用了月球引力辅助变轨的方式到达地月系统L2点，分别开展探测和中继任务。探测器在月球引力辅助变轨后至地月L2点的转移飞行过程中，飞行轨道由于受到变轨误差、定轨误差等各种误差因素影响将偏离预期轨迹。由于地月L2点本身的不稳定性，如不及时对偏差进行修正，探测器将在误差影响下飞离地月L2点，无法进入预定的目标轨道。因此为了保证探测器能完成预定的飞行任务，必须进行中途修正。

在以往探月任务中已经实现了地月/月地转移轨道的中途修正，地月L2点转移轨道的中途修正与前者在原理上基本类似，都是在偏差轨道上通过变轨控制使探测器进入一条能够到达任务目标的新轨道。不同的是，地月/月地转移的中途修正的控制目标一般选择到达月球或地球附近时的轨道根数，如近月点高度、轨道倾角、真近点角、升交点经度等；而对于地月L2点转移轨道，由于其转移目标L2点附近的轨道构型特殊性，无法采用常用的轨道根数形式进行表征；此外，由于地月L2点附近的动力学环境复杂，具有弱稳定性，如参照地月/月地转移中途修正策略直接使用终端目标状态偏差进行迭代计算容易发散，因此，需要提出新的能用于地月L2点转移轨道中途修正方法。

目前除我国探月任务外，国外已的开展地月L2点任务中，还没有依靠月球引力辅助变轨实现L2点转移轨道的先例，也未开展过月球至L2点转移轨道中途修正策略的设计和实施。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种地月L2点转移轨道中途修正方法，根据转移轨道某时刻的轨道状态和终端目标要求，确定中途修正所需的速度增量，使探测器在转移轨道存在误差的情况下，满足进入地月L2点轨道的终端状态要求。

本发明的地月L2点转移轨道中途修正方法，包括如下步骤：

步骤1，将探测器某时刻的位置速度预报至中途修正点的时刻；

步骤2，将步骤1中的位置速度进行外推预报至第二次经过地月会合坐标系XOZ面处，得到该点(即轨道与XOZ面的交点)位置速度；

步骤3，计算这一点在地月会合系下X向速度与预定目标状态的偏差；

步骤4，根据步骤3得到的偏差计算中途修正点的速度增量；

步骤5，将步骤4得到的中途修正点的速度增量外推预报至第三次经过地月会合坐标系XOZ面处，得到该点的位置速度；

步骤6，计算步骤5所得目标变量在会合系下X向速度的值与预定目标状态的偏差；

步骤7，根据步骤6得到的偏差计算中途修正点的速度增量；

步骤8，根据步骤7得到更新中途修正点的速度增量计算对应的目标变量，若所述目标变量不满足要求，则返回步骤6，计算新的目标变量x向速度与预定目标状态的偏差；如满足要求，获得中途修正速度增量Δv_TCM；

步骤9，以步骤8的结果为初值，对中途修正的方向进行遍历寻优，获得速度增量最优的结果

步骤10，在中途修正点，以步骤9得到的作为速度增量实施中途修正。

有益效果：