增强稳定性的平动点轨道最优交会规划方法

基本信息
批准号:11402295
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张进
学科分类:
依托单位:中国人民解放军国防科技大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李海阳,贺波勇,沈红新,杨震,潘刚,梅昌明
关键词:
空间交会稳定性平动点偏差演化轨迹规划
结项摘要

The libration points and the orbits around them play an important role in deep space exploring, and the deep space missions in the future will need to execute space rendezvous on libration-point orbits (LPOs). The strong instability is an inner dynamics characteristic of the collinear LPO, and is also a major difficulty to execute an LPO rendezvous mission. This project starts at the idea of increasing rendezvous orbital stability by limiting instability, and studies the planning approach to enhance the stability of LPO rendezvous missions, using the dynamics characteristic of the collinear LPO and based on the deficiency of current studies. First, the relative-motion stability of the LPO rendezvous will be analyzed based on the quasi-LPV model and the Floquet theory, and the error evolution mechanism of the LPO rendezvous will be analyzed using Hamilton system theory. Second, the optimal rendezvous maneuver planning approach using the stability as a constraint and the multi-objective rendezvous maneuver planning approach using the stability as a design objective will be proposed respectively. Third, the LPO rendezvous mission will be divided into several segments, the station-keeping orbit will be designed, and then the multi-objective multiphase rendezvous mission planning approach with a stability objective will be proposed. The achievements of this study would provide an important reference for the design and operation of China’s LPO rendezvous mission in the future.

平动点自身及其附近轨道在深空探测中具有重要地位,未来深空探测任务将需要在平动点轨道上进行空间交会。不稳定性强是共线平动点附近轨道的内在动力学特性,也是执行平动点轨道交会的主要困难之一。项目以抑制不稳定性从而增强交会轨道稳定性为基本思想,根据平动点交会轨道内在动力学特性,针对国内外研究的不足,系统开展增强稳定性的平动点轨道最优交会规划方法研究。首先基于拟线性时变参数模型与Floquet理论分析平动点交会轨道相对运动稳定性,基于Hamilton系统理论分析平动点交会轨道偏差演化机理;然后研究含稳定性约束的最优交会机动规划方法与含稳定性指标的多目标交会机动规划方法;最后,对平动点交会过程进行阶段划分,设计停泊轨道,研究含稳定性指标的多目标多阶段交会任务优化方法。研究成果将为我国未来平动点轨道交会任务的设计与实施提供重要参考。

项目摘要

平动点自身及其附近轨道在深空探测中具有重要地位,未来深空探测任务将需要在平动点轨道上进行空间交会。不稳定性强是共线平动点附近轨道的内在动力学特性,也是执行平动点轨道交会的主要困难之一。本项目深入分析平动点交会轨道的相对运动稳定性与偏差演化机理,进而建立增强稳定性的平动点轨道最优交会规划方法体系,解决平动点交会任务不稳定性强这一难题,为我国未来平动点轨道交会任务的设计与实施打下基础。具体研究包括:平动点交会轨道偏差演化机理分析,基于不变流形的日-地与日-火Halo轨道间转移,同Halo轨道不同相位间交会转移,基于改进三体Lambert算法设计平动点交会轨道,利用单值矩阵条件数对Halo轨道的误差传播特性,Halo轨道多目标多阶段交会轨道优化。本项目发表论文16篇,其中SCI检索9篇(第一标注7篇,第二标注2篇),EI检索2篇(第一标注1篇,第二标注1篇),培养毕业博士1名,硕士5名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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