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多约束条件下的地月转移轨道设计

宇航学报 2008年第2期29卷 482-488页

作者：刘磊郗晓宁白玉铸国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

讨论了多种约束条件下的地月转移轨道设计,这些约束条件包括地面测控条件、太阳光照条件、飞行时间和入轨点条件等。利用地月转移轨道搜索算法,提出一种解析法和数值法相结合的分阶段分步骤搜索策略,在搜索过程中引入约束条件,从而可以... 详细信息

讨论了多种约束条件下的地月转移轨道设计,这些约束条件包括地面测控条件、太阳光照条件、飞行时间和入轨点条件等。利用地月转移轨道搜索算法,提出一种解析法和数值法相结合的分阶段分步骤搜索策略,在搜索过程中引入约束条件,从而可以较快地设计出满足一定精度要求,尤其是满足约束条件的地月转移轨道。仿真算例及大量数值仿真结果表明,该方法简单有效,整体计算量较小,可以较快地得到满足各项约束要求的设计结果。

关键词：地月转移轨道多约束轨道设计微分改正搜索策略

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双二体几何切面法及天梯地月转移轨道分析

国防科技大学学报 2022年第6期44卷 21-29页

作者：童科伟程炳琳汪小卫中国运载火箭技术研究院研究发展部北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

双二体模型是求解地月转移轨道的重要基础。与传统的采用月球影响球入口点经纬度的描述方式不同,本文提出一种基于飞行轨道面参数来描述地月转移轨道的双二体模型几何表达方式,结合一维非线性方程求根算法Brent算法和Lambert原理,将原... 详细信息

双二体模型是求解地月转移轨道的重要基础。与传统的采用月球影响球入口点经纬度的描述方式不同,本文提出一种基于飞行轨道面参数来描述地月转移轨道的双二体模型几何表达方式,结合一维非线性方程求根算法Brent算法和Lambert原理,将原始三维球面搜索算法降维成为二维圆上的搜索算法,可以高效求解地月转移轨道的形状参数。为避免重复计算,将转移轨道窗口计算的轨道多变量搜索问题解耦分解成两个子问题——转移轨道形状参数求解问题和转移轨道面空间定向问题,降低了问题的求解维度。形成两级并行计算算法,充分发挥多核计算机算力,加速计算过程。仿真结果表明,基于提出的并行圆锥曲线几何切面法,可以成功应用于计算天梯地月转移轨道分析。

关键词：地月转移轨道双二体模型 Lambert问题天梯并行计算

基于弹道逃逸和小推力捕获的地月转移轨道设计

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航空学报 2018年第8期39卷 227-237页

作者：彭坤黄震杨宏张柏楠中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094

针对地月空间货运任务和环月轨道空间设施建设任务,提出一种弹道逃逸和小推力捕获相结合的新型地月轨道转移模式,并建立了一整套该类型轨道设计方法。首先,在三体模型假设下分别建立地心弹道逃逸轨道和月心小推力捕获轨道的二维极坐标... 详细信息

针对地月空间货运任务和环月轨道空间设施建设任务,提出一种弹道逃逸和小推力捕获相结合的新型地月轨道转移模式,并建立了一整套该类型轨道设计方法。首先,在三体模型假设下分别建立地心弹道逃逸轨道和月心小推力捕获轨道的二维极坐标动力学模型。对于弹道逃逸轨道,将地心旋转系对准角和地月转移加速速度增量作为控制变量,提出初值估计解析公式,并应用序列二次规划算法进行快速求解。对于小推力捕获轨道,以月心距为参考量设置与弹道逃逸轨道的拼接点约束,提出能量匹配方法预估飞行时间,采用最优螺旋轨道的初始伴随状态解析式预估近月点伴随变量初值。基于混合法和轨道逆推思想,采用人工免疫算法进行小推力捕获轨道求解。仿真结果表明,基于弹道逃逸和小推力捕获的地月轨道转移方式大幅降低了近月制动燃料消耗,能快速穿越地球辐射带,且飞行时间适中;同时,提出的轨道设计方法能快速搜索到基于弹道逃逸和小推力捕获的地月转移轨道,验证了该方法的有效性。

关键词：地月转移轨道地月空间双脉冲转移小推力人工免疫算法

基于紫外敏感器的地月转移轨道慢旋探测器自主导航算法

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宇航学报 2009年第2期30卷 492-496页

作者：乔国栋李铁寿王大轶中国空间技术研究院北京控制工程研究所空间智能控制技术国家级重点实验室北京100080

针对地月转移轨道的慢旋探测器,提出一种基于紫外敏感器的自主导航算法。探测器对日定向,生成初始姿态。紫外敏感器具有大视场特性,绕横轴旋转一周可以实现对全天球70%左右空间的覆盖,因此有很大的机会在地月转移轨道实现对地球和月球... 详细信息

针对地月转移轨道的慢旋探测器,提出一种基于紫外敏感器的自主导航算法。探测器对日定向,生成初始姿态。紫外敏感器具有大视场特性,绕横轴旋转一周可以实现对全天球70%左右空间的覆盖,因此有很大的机会在地月转移轨道实现对地球和月球的观测并获得地心方向和月心方向的测量值。本文首先对紫外敏感器的环形视场进行分析,利用解析方法推导出敏感器对月/地可见条件。其次研究由地心方向和月心方向单次测量来确定轨道参数的初始估值。最后研究如何利用每个自旋周期分别对地心方向和月心方向最多各一次的测量数据,估计探测器轨道参数的方法,并给出数学仿真结果。

关键词：慢旋探测器紫外敏感器地月转移轨道自主导航

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一种地月转移轨道中途修正的制导算法

中国空间科学技术 2020年第2期40卷 29-34页

作者：本立言张锐谢祥华上海微小卫星工程中心上海201203

针对地月转移轨道中途修正问题,提出了一种求解修正速度增量的制导算法。该算法由初值设计和精确解求解两部分组成。首先,利用伪状态理论,通过简单迭代设计中途修正的初值,并通过Vinti预报方法修正了地球扁率的影响。然后,在求解精确解... 详细信息

针对地月转移轨道中途修正问题,提出了一种求解修正速度增量的制导算法。该算法由初值设计和精确解求解两部分组成。首先,利用伪状态理论,通过简单迭代设计中途修正的初值,并通过Vinti预报方法修正了地球扁率的影响。然后,在求解精确解时,提出了一种基于伪状态理论的状态转移矩阵解析算法。该算法通过设计高精度的初值,降低了求解地月转移轨道中途修正问题的难度,而且避免了传统数值方法计算状态转移矩阵的复杂性。数值仿真结果表明,该算法可有效求解中途修正问题。

关键词：地月转移轨道中途修正伪状态理论 Vinti预报状态转移矩阵

三体模型下二维平面地月转移轨道设计与特性分析

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载人航天 2018年第4期24卷 479-487页

作者：彭坤孙国江杨雷徐明奉振球中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094 北京航空航天大学宇航学院北京100191

为提高地月转移轨道搜索速度和提供精确的初值猜测,在三体模型下研究了双脉冲地月转移轨道的快速设计方法及其轨道特性。首先基于三体模型建立了地心旋转系下地月转移轨道系统模型,选择物理意义明显的地月转移加速速度增量和地心旋转系... 详细信息

为提高地月转移轨道搜索速度和提供精确的初值猜测,在三体模型下研究了双脉冲地月转移轨道的快速设计方法及其轨道特性。首先基于三体模型建立了地心旋转系下地月转移轨道系统模型,选择物理意义明显的地月转移加速速度增量和地心旋转系对准角作为控制变量;其次在二体模型假设下给出控制变量的初值估计方法,提出了不同运行方向地月转移轨道的搜索策略,并采用序列二次规划算法对4种类型地月转移轨道进行求解,分析其控制变量差异;最后分析了转移时间、近地点高度和近月点高度对地月转移轨道的影响,以及月球引力对二体模型下初值估计的修正量。仿真结果表明,本文提出的设计方法能快速准确地搜索出指定类型的地月转移轨道,同时其轨道特性分析结论可为后续月球探测任务地月转移轨道选择提供依据。

关键词：三体模型地月转移轨道初值估计序列二次规划转移时间

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地月转移轨道特征及快速设计方法

深空探测研究 2011年第4期9卷 1-7页

作者：李云飞上海市空间飞行器机构重点实验室上海宇航系统工程研究所

本文针对地月直接转移轨道进行分析。首先提出双二体简化模型，在此模型下直接给出地月转移轨道的一些重要特征；其次给出了地月转移轨道的数值设计方法，根据此算法，可以很快求解出精确的地月转移轨道；最后，利用完整力模型，给出了... 详细信息

本文针对地月直接转移轨道进行分析。首先提出双二体简化模型，在此模型下直接给出地月转移轨道的一些重要特征；其次给出了地月转移轨道的数值设计方法，根据此算法，可以很快求解出精确的地月转移轨道；最后，利用完整力模型，给出了地月转移轨道的一些重要特征，验证了双二体简化模型的正确性。

关键词：地月转移轨道轨道特征轨道设计数值计算

维普期刊数据库评论

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载人登月地月转移轨道快速设计及特性分析

载人航天 2012年第3期18卷 18-24,40页

作者：彭祺擘沈红新李海阳国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

分析了载人登月轨道设计的约束条件,在此基础上建立了地月转移轨道设计模型,给出了一种以地球出发轨道参数作为设计变量的轨道设计方法,结合月球星历得到了满足载人登月任务约束的轨道方案,并对载人登月任务地月转移轨道的工程特性进行... 详细信息

分析了载人登月轨道设计的约束条件,在此基础上建立了地月转移轨道设计模型,给出了一种以地球出发轨道参数作为设计变量的轨道设计方法,结合月球星历得到了满足载人登月任务约束的轨道方案,并对载人登月任务地月转移轨道的工程特性进行了分析。此方法是一种无需轨道积分的纯代数计算方法,具有速度快、精度高的特点,其顺行求解的思路,可对载人登月轨道方案制定阶段的轨道特性做出有效分析。

关键词：载人登月地月转移轨道轨道设计约束条件轨道特性

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载人登月地月转移轨道方案综述

载人航天 2016年第6期22卷 663-672,705页

作者：彭祺擘张海联载人航天总体研究论证中心北京100094

在总结国内外月球探测地月转移轨道研究进展与现状的基础上,从整体上研究了地月转移轨道的设计模型及设计约束,分析了不同类型地月转移轨道的特点及适用性。结合载人登月飞行任务特点,讨论了可满足载人登月任务约束的轨道类型及方案,并... 详细信息

在总结国内外月球探测地月转移轨道研究进展与现状的基础上,从整体上研究了地月转移轨道的设计模型及设计约束,分析了不同类型地月转移轨道的特点及适用性。结合载人登月飞行任务特点,讨论了可满足载人登月任务约束的轨道类型及方案,并通过仿真计算和对比现有转移轨道研究结论,分析了不同类型轨道的飞行时间、能量消耗、月面可达区域等特性,提出了应用建议,可为载人登月任务地月转移轨道方案深入研究提供参考。

关键词：载人登月地月转移轨道设计约束地月平动点自由返回轨道