[发明专利]一种考虑引力姿轨耦合效应的小天体着陆轨迹优化方法

权利要求书

1.一种考虑引力姿轨耦合效应的小天体着陆轨迹优化方法，其特征在于,所述方法包括：

获得坐标系定义、小天体引力场计算方法、以及探测器离散质点模型；

依据所述坐标系定义、小天体引力场计算方法、以及探测器离散质点模型，获得探测器六自由度动力学模型；

依据所述探测器六自由度动力学模型，采用间接法获得燃料最优两点边值问题模型；

依据所述燃料最优两点边值问题模型，采用改进后的两阶段同伦法对燃料最优两点边值问题模型进行求解，获得考虑引力姿轨耦合效应的小天体着陆燃料最优轨迹；

其中，所述采用改进后的两阶段同伦法对六自由度燃料最优两点边值问题模型进行求解的过程至少包括：

步骤一、在传统同伦法的基础上引入姿态同伦参数ε_a以及探测器转动能量消耗项，构建同伦优化指标；

步骤二、依据同伦优化指标构建哈密尔顿函数H_ε，进而获得切换函数ρ_o与ρ_a；

步骤三、依据切换函数以及庞特里亚金极小值原理，获得探测器控制力及控制力矩的最优控制策略；

步骤四、依据最优控制策略，分两个阶段对燃料最优两点边值问题模型进行求解：第一阶段实现对轨道同伦参数ε_o的迭代，第二阶段实现对姿态同伦参数ε_a的迭代。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述坐标系定义、小天体引力场计算方法、以及探测器离散质点模型，获得探测器六自由度动力学模型为：

其中，r和v分别为小天体固连坐标系下探测器质心的位置和速度矢量，ω_a为小天体自转角速度，为小天体固连坐标系下依据小天体引力场计算方法与探测器离散质点模型计算得到的引力加速度，σ和ω分别为探测器在其本体系下的姿态以及角速度，B(σ)为角速度微分矩阵，ω^×为角速度ω的反对称矩阵，m和I分别为探测器质量及转动惯量，M(σ,r)为探测器本体坐标系下依据小天体引力场计算方法与探测器离散质点模型计算得到的引力力矩，F_max和T_max分别为探测器最大控制力及最大控制力矩，并假设控制力由消耗燃料的推进器产生，控制力矩由消耗电能的反作用轮产生，u_o和u_a分别为探测器控制力及控制力矩的归一化控制参数，α_o和α_a分别为控制力及控制力矩的单位方向矢量，F_s和T_s分别为摄动力以及摄动力矩，I_sp为推进器比冲，g₀为地球海平面标准重力加速度；

将r、v、σ、ω以及m称为状态变量。