[发明专利]一种基于多目标优化算法的航天器最优Lambert轨道交会方法

说明书

一种基于多目标优化算法的航天器最优Lambert轨道交会方法，属于航天器轨道交会技术领域。本发明为了解决现有的航天器最优Lambert轨道交会方法存在燃料消耗与时间消耗不能同时达到最优的的问题。本发明根据航天器确定脉冲推力Lambert交会对应的Lambert问题的拉格朗日表示形式，并计算异面Lambert交会的转移轨道参数，得到Lambert交会的燃料消耗和交会时间的性能指标；经过优化算法寻优获得燃料消耗与交会时间综合最优的运动轨迹。主要用于航天器最优Lambert轨道交会设计及控制。

技术领域

本发明涉及一种航天器最优Lambert轨道交会方法。属于航天器轨道交会技术领域。

背景技术

随着空间技术的迅速发展，非合作目标抓捕、空间站对接、在轨维护、空间目标跟踪观测等空间在轨任务受到许多航天大国的重视。作为完成在轨任务的关键环节，long-range 远距离轨道转移的燃料消耗和时间消耗对航天器寿命以及在轨任务效率有极大影响。因此，设计航天器远距离交会的最优转移轨道成为空间在轨任务的研究重点之一。

脉冲推力可以快速改变速度大小，目前已经广泛用于轨道交会任务中，同时许多学者针对不同情况的脉冲交会问题的最优转移轨道设计进行了研究并取得一定的成果。Shen H 等人的《A class of optimal two-impulse rendezvous using multiple-revolution lambert solutions》研究了多圈Lambert问题的求解，利用基向量方法处理了在同一个圆轨道上的燃料消耗最少的多圈Lambert交会问题。针对共面圆轨道的双脉冲交会，Zhang G等人的《Optimal two-impulse rendezvous using multiple-revolutionLambert solutions》利用全局最优求解方法得到速度变化最小的转移策略。对于非共面椭圆轨道，《Optimal two-impulse rendezvous using constrained multiple-revolutionLambert solutions》将fixed-time燃料最省的双脉冲多圈 Lambert交会问题转化为八阶多项式根的求解进而获取全局最优解。针对双脉冲交会问题，《Optimal two-impulserendezvous with terminal tangent burn considering the trajectory constraints》分析并给出了终端正切交会的最优解。为了处理多目标的Lambert交会问题，《Two-phaseframework for near-optimal multi-target Lambert rendezvous》通过两阶段结构进而获取次最优解。