[发明专利]一种日心构型引力波探测器转移轨道优化方法及装置

权利要求书

1.一种日心构型引力波探测器转移轨道优化方法，其特征在于，包括：

根据引力波探测器初始轨道和末端轨道的参数，建立所述引力波探测器转移轨道初始状态约束和末端状态约束；

将所述转移轨道划分为地心段、月心段和日心段，建立所述引力波探测器在各分段的二体动力学模型并求解；

根据所述二体动力学模型的求解结果，结合所述初始状态约束和末端状态约束，构建转移轨道优化问题并求解，得到所述转移轨道优化方案的初始解；

基于所述转移轨道的分段结果，建立考虑各摄动影响的动力学模型；

基于所述考虑各摄动影响的动力学模型，采用自适应模型延拓算法对所述转移轨道优化方案的初始解进行优化，以得到最终的转移轨道优化方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始状态约束使得所述探测器在转移起始时刻的轨道根数为初始轨道的根数，所述末端状态约束使得所述探测器在转移末端时刻的轨道根数为末端轨道的根数，表达式如下：

其中，a,e,i,Ω,ω,f分别是探测器轨道的半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点幅角、真近点角，a₁,e₁,i₁,Ω₁,ω₁,f₁分别是初始轨道的半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点幅角、真近点角，a₂,e₂,i₂,Ω₂,ω₂,f₂分别是末端轨道的半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点幅角、真近点角，t_s为转移的起始时刻，t_f为转移的末端时刻。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述转移轨道划分为地心段、月心段和日心段，方法如下：

将所述转移轨道空间范围内各星体的引力大小划分为各自的作用域，称为该星体的影响球；

采用圆锥曲线拼接法，将所述转移轨道从起始点开始到末端分为4段；其中，第1段和第3段为地心段，考虑地球影响球；第2段为月心段，考虑月球影响球；第4段为日心段，考虑太阳影响球。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述二体动力学表达式如下：

式中，为天体1的加速度，r为天体1相对于天体2的矢径，μ为天体2的引力系数；其中，天体1为引力波探测器，天体2为每个分段中的中心天体，第1段和第3段的天体2为地球，第2段的天体2为月球，第4段的天体2为太阳；

求解所述二体动力学模型，得到引力波探测器在转移轨道每一段的轨道根数a,e,i,Ω,ω,f；如该段转移轨道中途有施加机动，则求解结果还包括该段轨道包含机动的时刻t_i和对应的速度增量Δv_i，i表示第i次机动。