[发明专利]一种月面高精度定时定点着陆轨道控制方法

摘要

本发明提供的一种月面高精度定时定点着陆轨道控制方法，用于在月面软着陆任务中制定近月制动及以后的轨控策略，根据着陆点位置和着陆点时刻要求，通过一种双层迭代方法，利用轨控速度增量对轨道面内外参数同时进行微分修正，在近月制动、环月修正和环月降轨多次使用该策略，逐次缩小轨控残差，从而使得动力下降初始点对应的理论着陆点位置、速度和着陆时刻满足高精度定时定点着陆的任务要求；该方法不仅可解决月面软着陆任务着陆区面积狭小的难题，还可以保证动力下降段前后的测控条件满足任务要求。

主权项

1.一种月面高精度定时定点着陆轨道控制方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1、以近月制动前定轨参数为输入，将轨道预报至近月制动点，在近月制动点，目标变量包括环月半长轴初值a_f和轨道倾角初值i_L，设计变量包括近月制动切向速度分量Δv_t和法向速度分量Δv_n；采用微分修正方法，通过多次修正设计变量使得目标变量满足要求，具体为：将目标变量和设计变量之间的关系表示为：其中，采用微分修正方法的第一次迭代计算时，为设计变量设置一个初值则与目标值比较得到判断是否满足要求，如果满足，执行下一步，如果不满足，进入第二次迭代；目标变量和设计变量之间的误差关系线性化表示为：即利用数值差分计算可得到然后对设计变量进行更新：基于更新后的设计变量再次采用微分修正法，进入第二次迭代计算，最后获得本次迭代的如此循环迭代，直到满足要求，完成第一个内层迭代，输出当前的设计变量进入步骤2；步骤2、基于步骤1获得的设计变量得到近月制动变轨量，再将该近月制动变轨量与轨道状态叠加，将轨道预报至环月降轨点，进入第二个内层迭代：将本层迭代计算的目标变量设置为动力下降初始点的纬度和高度h_d，将设计变量设置为环月降轨纬度幅角u和切向轨控速度增分量Δv′_t，即：将目标变量和设计变量之间的关系表示为：采用微分修正方法的第一次迭代计算时，为设计变量设置一个初值则与目标值比较得到判断是否满足要求，如果满足，执行下一步，如果不满足，进入第二次迭代；将目标变量和设计变量之间的误差关系线性化表示为：即利用数值差分计算可得到然后对设计变量进行更新：基于更新后的设计变量再采用微分修正法，进入第二次迭代计算，最后获得本次迭代的如此循环迭代，直到满足要求，完成第一个内层迭代，输出当前的设计变量进入步骤3；步骤3、基于步骤2输出的设计变量即环月降轨纬度幅角u和切向轨控速度增分量Δv′_t，计算得到环月降轨变轨量，将该环月降轨变轨量与轨道状态叠加，进而将轨道预报至动力下降初始点，得到动力下降初始点经纬度和轨道倾角i，再根据着陆器的GNC分系统给出动力下降航程L和动力下降飞行时间ΔT_d，计算月面着陆点经纬度和着陆时刻T_L，然后判断其与目标值的误差是否满足要求：如果满足，则利用步骤1最后更新得到的设计变量包括的近月制动切向速度分量Δv_t和法向速度分量Δv_n作为输入参数，执行近月制动；如果不满足，执行步骤4；步骤4、将目标变量设置为步骤3获得的着陆点时刻T和着陆点经度λ_L，设计变量为环月半长轴a_f和轨道倾角i_L，即：将目标变量和设计变量之间的关系表示为：将两者之间的误差关系线性化表示为：即利用数值差分计算可得到然后对设计变量进行更新：返回步骤1，用更新后的设计变量中的环月半长轴a_f和轨道倾角i_L分别更新步骤1中的目标变量的环月半长轴初值a_f和轨道倾角初值i_L，再执行该步骤。