[发明专利]地外天体捕获制动变轨方法、装置及存储介质

说明书

本发明提供一种地外天体捕获制动变轨方法、装置及存储介质，属于航天器制导、导航与控制技术领域。本发明实施例提供的地外天体捕获制动变轨方法，通过根据初始轨道信息和目标轨道信息，确定过渡椭圆轨道的偏心率，根据确定的过渡椭圆轨道偏心率确定三次变轨指令，并根据确定的三次变轨指令，分别在三个不同位置依次实现初始轨道至过渡椭圆轨道、与目标轨道共面的椭圆轨道和目标轨道的变轨，实现轨道面内、面外变轨，通过调整过渡椭圆轨道的偏心率可以对三次变轨进行优化，从而调节对应的速度增量，实现对推进剂用量的优化调整。

技术领域

本发明涉及一种地外天体捕获制动变轨方法、装置及存储介质，属于航天器制导、导航与控制技术领域。

背景技术

地外天体探测过程中探测器以双曲线轨道接近目标天体，当探测器到达目标天体时需要利用发动机制动使得探测器减速并运行在特定的环绕轨道上。

在以往的地外天体捕获制动过程中大都仅改变轨道的半长轴和偏心率，也就是只在轨道平面内实现从初始轨道至目标轨道的制动变轨。

对于未来的地外天体载人探测任务，捕获制动过程速度增量大、载人航天器质量重，推进剂消耗量大，现有的捕获制动变轨方法无法满足捕获制动过程推进剂消耗优化需求。

发明内容

本技术发明的解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种地外天体捕获制动变轨方法、装置及存储介质，以满足捕获制动过程中优化推进剂消耗的要求。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种地外天体捕获制动变轨方法，包括：

根据探测器初始轨道信息及目标轨道信息，确定过渡椭圆轨道信息，所述过渡椭圆轨道信息包括偏心率；

根据所述初始轨道信息、目标轨道信息及过渡椭圆轨道信息，确定第一变轨指令、第二变轨指令和第三变轨指令；

当探测器到达所述初始轨道近心点时，发送第一变轨指令，以从初始轨道进入过渡椭圆轨道；

当探测器到达所述过渡椭圆轨道的远心点时，发送第二变轨指令，以从所述过渡椭圆轨道进入与所述目标轨道共面的椭圆轨道；

当探测器到达所述过渡椭圆轨道的近心点时，发送第三变轨指令，以从与所述目标轨道共面的椭圆轨道进入目标轨道。

在一可选实施例中，所述初始轨道信息包括初始轨道近心点半径，所述目标轨道信息包括目标轨道偏心率，所述根据探测器初始轨道信息及目标轨道信息，确定过渡椭圆轨道信息，包括：

根据式(1)和式(2)确定过渡椭圆轨道偏心率e_m：

其中，r_a为过渡椭圆轨道远心点半径，r_g为天体引力影响球半径，r_p为初始轨道的近心点半径，e为目标轨道的偏心率。

在一可选实施例中，所述初始轨道信息包括初始轨道的近心点半径、探测器在初始轨道上的近心点处的速度大小和初始轨道倾角，所述目标轨道信息包括目标轨道的偏心率和目标轨道倾角，所述根据所述初始轨道信息、目标轨道信息及过渡椭圆轨道信息，确定第一变轨指令、第二变轨指令和第三变轨指令，包括：

根据式(3)确定第一变轨指令，

根据式(4)确定第二变轨指令，

通过式(5)确定第三变轨指令，