一种月地转移入射变轨策略快速计算方法技术

本发明专利技术提供一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，考虑了月地转移轨道从交会对接后的环月轨道出发限制，采用无需迭代求解的圆轨道解析方法快速求解得到变轨速度增量Δv

【技术实现步骤摘要】
一种月地转移入射变轨策略快速计算方法
本专利技术属于深空探测轨道设计领域，尤其涉及一种月地转移入射变轨策略快速计算方法。
技术介绍
从环月轨道出发返回地球的月地转移轨道是月球采样返回任务所特有的飞行过程，我国前期探月任务均未涉及，世界上只有美国和苏联完成过类似的飞行过程。中国的月球无人采样返回任务采用了月球轨道交会对接后环月等待，待入射能力最优机会出现时进行月地转移入射的策略，这与美国的载人登月任意时间任意地点返回的方案和苏联的起飞后不进入环月轨道直接返回地球都有很大不同。因此，亟需一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，以解决我国月球无人采样返回任务月地转移入射轨道的需求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，以满足我国月球无人采样返回任务的变轨需求。一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，包括以下步骤：S1：采用圆轨道解析方法获取从环月轨道非共面入射到月地转移双曲线轨道的变轨速度增量Δv1；S2：构建基于有限推力的状态变量I0＝(A,E,Δt)和再入点终端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：采用圆轨道解析方法获取从环月轨道非共面入射到月地转移双曲线轨道的变轨速度增量Δv

【技术特征摘要】
1.一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用圆轨道解析方法获取从环月轨道非共面入射到月地转移双曲线轨道的变轨速度增量Δv1；
S2：构建基于有限推力的状态变量I0＝(A,E,Δt)和再入点终端瞄准变量其中，A为变轨点位置矢量的方位角，E为变轨点位置矢量的高低角，Δt为变轨发动机工作时长，Hf为再入点的高度，为再入点的轨道倾角，为再入角；
S3：根据变轨速度增量Δv1获取状态变量I0＝(A,E,Δt)的初始值再根据初始值通过轨道预报得到再入点终端瞄准变量的轨道预报值；
S4：获取再入点终端瞄准变量的轨道预报值与期望值之间的偏差ΔEf，判断偏差ΔEf是否小于设定阈值，若小于，则当前对应的状态变量I0为最终的月地转移入射变轨策略，若不小于，则进入步骤S5；
S5：根据偏差ΔEf获取状态变量I0的修正量ΔI0，其中：
ΔI0＝K+ΔEf
其中，K+为偏导数敏度传递矩阵K的广义逆矩阵，且
S6：采用修正量ΔI0对初始值进行修正，再根据得到的修正值重新获取偏差ΔEf与偏导数敏度传递矩阵K，并重复步骤S4～S5，直到偏差ΔEf小于设定阈值。


2.如权利要求1所述的一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，其特征在于，所述初始值的获取方法具体为：
S31：获取变轨速度增量Δv1投影在惯性坐标系下三个坐标轴的分量：



S32：根据三轴分量获取初始值









其中，m0为变轨前的初始质量，为发动机的秒流量，Isp为发动机的比冲，g为重力加速度常数，exp表示e指数函数，Δm为变轨过程消耗的燃料质量，F为发动机的推力大小。


3.如权利要求1所述的一种月地转移入射变轨策略快速计算方法，其特征在于，所述变轨速度增量Δv1的获取方法为：
S11：获取初始环月轨道的任一时刻的位置速度矢量(r0,v0)、目标月地转移双曲线轨道对应的矢量，其中，矢量为探测器在目标月地转移双曲线轨道上运行至无穷远处时的剩余速度矢量；
S12：计算初始环月轨道的角动量单位矢量和月地转移双曲线轨道的角动量单位矢量






其中，
S13：计算矢量与初始轨道面的夹角δrel：



S14：根据初始环月轨道的位置速度矢量(r0,v0)计算得到初始环月轨道的半长轴a，进而得到轨道平均速度其中：

【专利技术属性】
技术研发人员：孟占峰，高珊，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11