[发明专利]基于碰撞带图谱的转移轨道族初值搜索方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于碰撞带图谱的转移轨道族初值搜索方法及系统，该方法包括：对目标轨道上的点施加切向扰动，并对扰动轨道进行积分，将能够撞击主天体的扰动轨道进行标记，绘制出主天体和目标轨道之间的碰撞带图谱；在每条碰撞带两侧，分别取一个预设的速度增量区间，从速度增量区间中随机取若干采样扰动轨道，并积分至停泊轨道；标记采样扰动轨道与停泊轨道相交时的位置方向角和速度方向角；通过对速度增量进行线性插值，找到与停泊轨道和目标插入点相切的转移轨道初值。本发明系统地预估多种切向转移族的分布位置并快速搜索到多种转移类型的轨道，系统直观地评估各种类型的切向转移轨道的数量，为后续的精确求解转移轨道提供恰当的初值。

技术领域

本发明涉及深空转移轨道技术领域，尤其涉及基于碰撞带图谱的转移轨道族初值搜索方法及系统。

背景技术

对于深空转移轨道计算，由于飞行器距离原中心天体位置较远，这时飞行器受其他天体的引力摄动不能忽略，因此采用二体模型进行计算与真实的引力场下的运动误差较大，而限制性三体问题模型能够更好的近似实际引力场中的运动。在三体问题模型中进行转移轨道的计算时，由于引力场的复杂性和系统的非线性，系统对初值高度敏感；并且由于系统中的运动计算过程的复杂，求解精确的转移轨道前需要给出接近精确解的初值。

结合国内外研究结果，搜索转移轨道初值的方法有以二体模型下的解作为初值、通过优化算法搜索、以邻近周期轨道作为初值等。通过目前的方法取得的初值能够计算出精确的转移轨道，进而能够在此基础上繁衍出相关的一族或数族转移轨道，但对各类转移轨道族在相空间中的分布无法进行有目的搜索和预估。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种基于碰撞带图谱的转移轨道族初值搜索方法及系统。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于碰撞带图谱的转移轨道族初值搜索方法，所述方法包括：

对目标轨道上的点施加切向扰动，并对扰动轨道进行积分，将能够撞击主天体的扰动轨道进行标记，绘制出主天体和目标轨道之间的碰撞带图谱；

在每条碰撞带两侧，分别取一个预设的速度增量区间，从速度增量区间中随机取若干采样扰动轨道，并积分至停泊轨道；

标记采样扰动轨道与停泊轨道相交时的位置方向角和速度方向角；

通过对速度增量进行线性插值，找到与停泊轨道和目标插入点相切的转移轨道初值。

作为上述方法的一种改进，所述对目标轨道上的点施加切向扰动，并对扰动轨道进行积分，将能够撞击主天体的扰动轨道进行标记，绘制出主天体和目标轨道之间的碰撞带图谱；具体包括：

在一定范围内改变目标轨道F上各点的速度大小，将改变速度后的扰动轨道逆向积分一段时间，其中，对由主天体出发插入目标轨道的问题进行逆向积分；对由目标轨道出发插入主天体附近轨道的问题进行正向积分，然后找到能够撞击主天体P_i的扰动轨道，将其出发相位和速度增量大小或速度大小标记在图中，得到P_i与F之间的相空间内碰撞带图谱。

作为上述方法的一种改进，所述碰撞带图谱中的碰撞带数量与切向扰动的大小以及积分时长均相关，当增大切向扰动的大小以及积分时长能够获得更多碰撞带。

作为上述方法的一种改进，所述从速度增量区间中随机取若干采样扰动轨道，并积分至停泊轨道；具体包括：

从速度增量区间中随机取若干采样扰动轨道，对由主天体出发至停泊轨道采用逆向积分；对由目标轨道出发至停泊轨道采用正向积分。

作为上述方法的一种改进，所述通过对速度增量进行线性插值，找到与停泊轨道和目标插入点相切的转移轨道初值；具体包括：