[发明专利]小天体表面移动轨迹抗差优化方法

权利要求书

1.小天体表面移动轨迹抗差优化方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1：针对探测器的单次弹跳移动问题，建立探测器弹跳移动的动力学方程；

步骤2：探测器三个初始状态v、θ和任意一个或几个的偏差视为初始状态偏差，其中v为探测器初始速度，即探测器的起跳速度；θ为起跳速度与水平面的夹角，即探测器起跳角；为起跳速度水平分量与X轴的夹角；考虑探测器初始状态偏差和引力加速度偏差，建立探测器弹跳移动距离与探测器在Y轴方向上的位置分量的协方差矩阵；

步骤3：基于步骤2建立的探测器弹跳移动距离与探测器在Y轴方向上的位置分量的协方差矩阵，给出考虑探测器初始状态偏差和引力加速度偏差对弹跳移动轨迹影响的指标J₁，通过优化指标J₁能够得到使该指标取最小值即使探测器在存在初始状态偏差和引力加速度偏差时弹跳移动终点位置偏差最小的探测器起跳角的解析式；给出能耗指标J₂，并得到对应能耗最小的探测器起跳角；综合指标J₁和指标J₂，给出综合能耗、考虑探测器初始状态偏差和引力加速度偏差对弹跳移动轨迹影响的指标J₃，并通过优化指标J₃得到使其取最小值的探测器起跳角的解析式；

步骤4：在探测器初始状态偏差和引力加速度偏差的标准差给定的情况下，通过优化指标J₁得到的探测器起跳角的解析式，得到使探测器在存在初始状态偏差和引力加速度偏差时弹跳移动终点位置偏差最小的探测器起跳角；通过优化指标J₃得到的探测器起跳角的解析式，得到综合能耗、考虑探测器初始状态偏差和引力加速度偏差对弹跳移动轨迹影响的指标取最小值的探测器起跳角；此外，在步骤3中已得到指标J₂对应的能耗最小的探测器起跳角；分别将优化指标J₁、指标J₂、指标J₃得到的探测器起跳角代入动力学方程，得到对应的优化弹跳移动轨迹；通过优化指标J₁或指标J₃能够分别实现探测器在小天体表面弹跳移动轨迹的抗差优化，提高探测器弹跳移动的位置精度。

2.如权利要求1所述的小天体表面移动轨迹抗差优化方法，其特征在于：步骤1实现方法为，

将探测器的运动过程视为恒定重力作用下的抛物线运动；在三维坐标系下，探测器单次弹跳移动的动力学方程为：

R＝vcosθ·t (1)

其中：R为探测器单次弹跳移动的距离；Y为探测器在Y轴方向上的位置分量；v为探测器初始速度，即探测器的起跳速度；g为目标小天体的引力加速度；θ为起跳速度与水平面的夹角，即探测器起跳角；为起跳速度水平分量与X轴的夹角；t为单次弹跳运动时间；

单次弹跳运动时间t表示为：

将(3)分别代入(1)(2)得到消除时间t的探测器单次弹跳移动的动力学方程：