[发明专利]火星捕获制动控制高保真仿真方法及装置

权利要求书

1.一种火星捕获制动控制高保真仿真方法，其特征在于，包括：

建立火星捕获制动控制的动力学模型；

根据所述动力学模型并采用非线性优化算法生成火星捕获制动仿真系统，向火星捕获制动仿真系统输入第一参数，以获取从所述火星捕获制动仿真系统输出的结果参数，所述第一参数包括：火星探测器进入火星影响球的速度、火星探测器质量、发动机参数以及目标轨道参数，所述结果参数包括：点火时刻、点火时长、制动前近火点半径以及匀角速率。

2.如权利要求1所述的火星捕获制动控制高保真仿真方法，其特征在于，火星捕获制动控制的动力学模型的公式如下：

 ，

其中，是火星作为质点的中心引力加速度，为火星引力常数，为火星惯性坐标系上探测器距离火星中心的位置矢量，为与对应的标量，为发动机推力，为第三体引力、太阳光压和火星非球形引力的摄动力加速度之和。

3.如权利要求2所述的火星捕获制动控制高保真仿真方法，其特征在于，，其中，

为第三体引力的摄动力加速度，，为第三体的万有引力常数，为第三体到火星探测器的矢量，为火星到第三体的矢量；

为太阳光压的摄动力加速度，，为表面反射系数，为阳光单位面积的平均辐射功率，为光速，为火星控制器表面法向的单位矢量；

为火星非球形引力的摄动加速度，

，式中即火心引力常数，是火星参考椭圆球体赤道半径，、为配套的一组谐系数，、反映了火星引力位的非球形特征，、、是火固坐标系中卫星所在的空间点的球坐标：火心距、火心纬度和从火星本初子午线方向起量的经度，将分成带谐项和田谐项两个部分：，

其中，，

。

4.如权利要求3所述的火星捕获制动控制高保真仿真方法，其特征在于，根据所述动力学模型并采用非线性优化算法生成火星捕获制动仿真系统，向火星捕获制动仿真系统输入第一参数，以获取从所述火星捕获制动仿真系统输出的结果参数的步骤之后还包括：根据国外成功发射的火星探测器捕获制动时的参数对所述火星捕获制动仿真系统进行修正。

5.如权利要求4所述的火星捕获制动控制高保真仿真方法，其特征在于，根据国外成功发射的火星探测器捕获制动时的参数对所述火星捕获制动仿真系统进行修正的步骤中，通过增加的高阶项和对所述火星捕获制动仿真系统进行修正。

6.如权利要求4所述的火星捕获制动控制高保真仿真方法，其特征在于，所述国外成功发射的火星探测器包括：奥德赛、火星快车、火星勘探轨道器。

7.一种火星捕获制动控制高保真仿真装置，其特征在于，包括：

动力学模型模块，用于建立火星捕获制动控制的动力学模型；

仿真系统模块，用于根据所述动力学模型并采用非线性优化算法生成火星捕获制动仿真系统，向火星捕获制动仿真系统输入第一参数，以获取从所述火星捕获制动仿真系统输出的结果参数，所述第一参数包括：火星探测器进入火星影响球的速度、火星探测器质量、发动机参数以及目标轨道参数，所述结果参数包括：点火时刻、点火时长、制动前近火点半径以及匀角速率。

8.如权利要求7所述的火星捕获制动控制高保真仿真装置，其特征在于，火星捕获制动控制的动力学模型的公式如下：

 ，

其中，是火星作为质点的中心引力加速度，为火星引力常数，为火星惯性坐标系上探测器距离火星中心的位置矢量，为与对应的标量，为发动机推力，为第三体引力、太阳光压和火星非球形引力的摄动力加速度之和。

9.如权利要求8所述的火星捕获制动控制高保真仿真装置，其特征在于，，其中，

为第三体引力的摄动力加速度，，为第三体的万有引力常数，为第三体到火星探测器的矢量，为火星到第三体的矢量；

为太阳光压的摄动力加速度，，为表面反射系数，为阳光单位面积的平均辐射功率，为光速，为火星控制器表面法向的单位矢量；

为火星非球形引力的摄动加速度，

，式中即火心引力常数，是火星参考椭圆球体赤道半径，、为配套的一组谐系数，、反映了火星引力位的非球形特征，、、是火固坐标系中卫星所在的空间点的球坐标：火心距、火心纬度和从火星本初子午线方向起量的经度，将分成带谐项和田谐项两个部分：，

其中，，

。