近地轨道长时间多星交会任务混合规划

作     者：张进 罗亚中 唐国金 

作者机构：国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2012年第42卷第3期

页      面：342-351页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:10902121) 宇航动力学国家重点实验室基金(批准号:2011ADL-DW0203) 国防科技大学科研计划(批准号:JC09-01-01)资助项目 

主　　题：多星交会 长时间交会 混合规划 交会窗口 光照约束 J2摄动 

摘      要：对近地轨道长时间多星交会问题,考虑基于光照条件的时间窗口与J2摄动影响,建立多星交会混合整数非线性规划模型,提出两层混合优化方法进行求解:上层问题以交会次序、交会轨道转移时间及交会后服务时间为设计变量,采用混合离散连续编码遗传算法求解,下层优化以单次交会轨道机动时间及机动冲量为设计变量,采用下山单纯形法求解;推导考虑J2摄动轨道要素差分线性交会方程,并以该方程为基础提出下层优化近似策略,以提高计算效率.仿真结果表明:1)建立的近地轨道长时间多星交会任务的混合整数非线性规划模型是有效的,提出的两层混合优化方法可以获得满足时间窗口约束的满意解;2)推导的线性交会方程是考虑J2摄动长时间轨道交会轨道良好的一阶近似;3)在J2摄动影响下长时间交会问题无论在一个还是多个轨道周期的时间尺度上均具有多峰性,基于混合编码遗传算法求解多星交会任务规划问题符合问题特征.