火星捕获制动策略计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种火星捕获制动策略计算方法及系统，涉及航天器总体设计技术领域，该方法包括：步骤S1：采集进入火星双曲线渐进矢量、地球指向以及太阳指向的相关数据，建立辅助坐标系；步骤S2：通过建立的所述辅助坐标系，计算捕获轨道半长轴；步骤S3：通过建立的所述辅助坐标系，计算捕获轨道偏心率；步骤S4：通过建立的所述辅助坐标系，计算捕获轨道倾角、升交点赤经以及近火点幅角；步骤S5：通过建立的所述辅助坐标系，计算与地球、太阳相关夹角，根据计算得到的相关数据，对捕获阶段能源、通信在内的条件进行对比分析。本发明专利技术能够提高捕获轨道参数的计算速度以及火星捕获策略的设计效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
火星捕获制动策略计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及航天器总体设计
，具体地，涉及一种火星捕获制动策略快速计算方法，尤其涉及一种火星捕获制动策略计算方法及系统。

技术介绍

[0002]火星捕获制动是指探测器由双曲线轨道经近火点减速后形成环火轨道的过程。由于捕获制动的速度增量大，减速制动时间长，捕获效果直接决定整个任务的成败。近火捕获策略设计需考虑近火段测定轨精度、测控站可见弧段、对地通信火星星掩时长、火星阴影时间、火星大气高度、轨道控制误差、捕获倾角选取、以及后续环火轨道中继通信任务和遥感任务需求等因素。在捕获策略设计对比阶段需要快速计算捕获轨道参数，针对数值积分法在状态设置及数值积分计算耗时较多的问题，当前需要提出一种计算方法，以提高捕获轨道参数的计算速度以及火星捕获策略的设计效率。
[0003]公开号为CN102168981B的专利技术专利，公开了一种深空探测器火星捕获段自主天文导航方法，根据圆形限制性四体轨道动力学模型建立深空探测器的状态模型；利用敏感器获得火星、火星卫星以及背景恒星的像元像线信息，把所获得的像元像线信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火星捕获制动策略计算方法，其特征在于，包括：步骤S1：采集进入火星双曲线渐进矢量、地球指向以及太阳指向的相关数据，建立辅助坐标系；步骤S2：通过建立的所述辅助坐标系，计算捕获轨道半长轴；步骤S3：通过建立的所述辅助坐标系，计算捕获轨道偏心率；步骤S4：通过建立的所述辅助坐标系，计算捕获轨道倾角、升交点赤经以及近火点幅角；步骤S5：通过建立的所述辅助坐标系，根据步骤S2、S3和S4得到的轨道参数，计算与地球、太阳相关夹角，根据计算得到的相关数据，对捕获阶段能源、通信在内的条件进行对比分析，从而选取能源和通信条件最优情况下对应的捕获轨道。2.根据权利要求1所述的火星捕获制动策略计算方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：已知进入火星双曲线渐进矢量地球指向为太阳指向为近火点指向先建立一辅助坐标系P
‑
OX
j
Y
j
Z
j
，其原点为火星中心点，Z
j
轴为的单位矢量，X
j
轴位于平面内，Y
j
轴与X
j
，Z
j
轴满足右手定则；则坐标系各轴计算：则辅助坐标系到惯性坐标系之间转移矩阵：3.根据权利要求1所述的火星捕获制动策略计算方法，其特征在于，所述步骤S2包括：已知进入双曲线渐进矢量表示为(V
inf
,δ,β)，其中为(δ,β)为渐近单位矢量在惯性坐标系下的方位角和高低角，V
inf
表示双曲线剩余速度；同样的渐进矢量能够捕获得到不同的倾角，且渐进矢量位于捕获轨道平面内；捕获轨道的半长轴a＝
‑
U
m
/C3，其中，U
m
为火星引力常数，取42828.28596；C3表示逃逸能量。4.根据权利要求1所述的火星捕获制动策略计算方法，其特征在于，所述步骤S3计算捕获轨道偏心率具体包括：假定捕获近火点高度为H
P
，则r
P
＝H
P
+r
m
，其中r
m
为火星平均半径，取3397km；H
P
表示捕获近火点高度；r
P
表示捕获近火点距火星中心距离；捕获轨道偏心率e＝1+r
p
C3/U
m
。5.根据权利要求1所述的火星捕获制动策略计算方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：假定捕获轨道平面法向为且有定义在辅助坐标系中与X
j
轴的夹角为u，为在惯性坐标系下的方位角和高低角，惯性坐标系下的分量：
捕获轨道倾角i:捕获轨道升交点赤经Ω：Ω＝π/2+α；求近火点矢量求近火点矢量升交点赤经矢量：得到：其中，从而得...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢攀，李绿萍，朱新波，陈晓，牛俊坡，张恒，信思博，张晓，耿志卿，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：