[发明专利]一种星际转移轨道设计方法

摘要

本发明涉及一种星际转移轨道设计方法，尤其涉及一种从三体系统动平衡点附近周期轨道到小天体的转移轨道设计方法，属于航空航天技术领域。首先基于探测器所在三体系统动平衡点附近的周期轨道，假设初始时刻探测器的状态x0=[r0,v0]；然后沿切向施加速度增量△v使其从动平衡点附近周期轨道出发；基于多体模型建立探测器飞越目标小天体时与目标小天体的距离df、飞行时间tf和切向速度增量△v之间的关系；通过优化算法可得到飞越距离df最小时转移轨道的初值。最后，在此初值的基础上采用二级微分修正法，得到满足两点边值的轨道参数。本方法能够实现对从动平衡点附近周期轨道飞向小天体转移轨道的快速设计，计算量小，效率高。

主权项

一种星际转移轨道设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一、假设初始时刻探测器的状态；由圆型限制性三体问题动平衡点附近周期轨道的近似解析解，得到探测器周期轨道的初值，采用微分修正法得到精确的数值解；根据此数值解假设探测器初始时刻的状态x0=[r0,v0]；其中r0为探测器在天体P1和P2构成的质心旋转坐标系下的位置矢量，v0为探测器的速度矢量；步骤二、建立探测器飞越目标小行星时的函数关系；基于探测器初始时刻的状态x0，沿切向施加速度增量Δv使其从动平衡点附近周期轨道出发，建立飞越目标小天体时探测器与小天体的距离df、飞行时间tf和切向速度增量Δv之间的函数关系；选取Δv为变量，df为目标函数，采用优化算法调整Δv，使得飞越距离df最小，得到转移轨道的初值v1=v0+Δv*；其中，Δv*为df最小时刻的速度增量；步骤三、基于二级微分修正得到满足约束的转移轨道参数；基于多体模型和步骤二中得到的转移轨道初值，积分后得到转移轨道；将转移轨道划分为两段；采用二级微分修正方法，分别对探测器的位置和速度进行修正，直到满足任务精度要求；步骤四、从动平衡点周期轨道出发飞向小行星的发射窗口与轨道设计；在步骤一中得到的动平衡点附近周期轨道上，选择不同时刻的探测器状态xi=[ri,vi]，实施步骤二和步骤三，能得到从动平衡点周期轨道出发飞向小行星的发射窗口；基于此发射窗口，并结合任务约束，选择出从三体系统动平衡点附近周期轨道飞向小天体转移轨道的设计参数。