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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开的一种行星系统内多卫星借力燃耗最优轨道优化方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：选择满足探测需求的借力卫星序列，以各转移轨道周期为变量，只在离开初始轨道以及被目标卫星捕获或进入目标轨道时添加机动，优化目标为总速度增量最小，在行星质心惯性系下构建轨道优化问题。根据航天器在借力卫星间转移轨道的参数求解下一次卫星借力时的状态，由该状态能够匹配借力后转移轨道的参数进而实现连续求解，直到得到到达目标卫星时的状态。采用全局优化算法对该优化问题进行求解，得到抵达各借力卫星的相对速度以及借力前后的转移轨道参数，根据转移轨道参数实现参考在星历下各段转移轨道转移。

主权项：1.一种行星系统内多卫星借力燃耗最优轨道优化方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，初始轨道为环绕行星运行的大椭圆轨道，确定目标卫星以及该卫星的环绕圆轨道高度，选择满足探测需求的借力卫星序列，以进入首次借力卫星前转移轨道周期以及序列中相邻借力卫星之间的转移轨道周期为变量，只在离开初始轨道以及被目标卫星捕获时添加机动，优化目标为总速度增量最小，在行星质心惯性系下构建轨道优化问题；步骤二，在初始轨道远心点添加机动，航天器进入转移轨道最终与借力卫星M1相交，根据转移轨道的周期求出转移轨道的半长轴，进而分别求出初始轨道和转移轨道的远心点速度，由速度差求解远心点机动的大小；步骤三，根据到达借力卫星M1前的转移轨道参数以及借力卫星轨道参数求出航天器相对借力卫星M1的速度大小；步骤四，基于航天器到达借力卫星Mi的相对速度V∞,ii＝1,2,...,n-1，通过借力模型计算得到不同借力转角对应的借力后速度状态，求得借力后轨道周期和近心点半径的映射关系，即T-rp图中借力卫星Mi在相对速度V∞,i下对应的T-rp曲线；利用借力后转移轨道的周期这一变量进行插值计算，得到该转移轨道的近心点半径，进而求得转移轨道的半长轴和偏心率；根据转移轨道的参数求出航天器到达下一借力卫星Mi+1的相对速度V∞,i+1；步骤五，重复步骤四直至求解出抵达目标卫星的相对速度V∞,n；步骤六，根据抵达目标卫星的V∞,n以及环绕圆轨道高度rh，求解出进入环绕轨道插入机动的大小；步骤七，采用全局优化算法对轨道优化问题进行求解，得到抵达各借力卫星的相对速度V∞,i以及对应的转移轨道周期Ti；在不考虑星历的情况下，通过V∞,i和Ti完成各段转移轨道优化。

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百度查询： 北京理工大学 一种行星系统内多卫星借力燃耗最优轨道优化方法