[发明专利]地月L2点转移轨道最优误差修正点选择方法

说明书

本发明为公开的地月L2点转移轨道最优误差修正点选择方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：建立地月旋转坐标系，计算地月L2点标称转移轨道状态转移矩阵；根据状态转移矩阵计算误差随时间的变化情况；根据状态转移矩阵，建立修正机动与修正时间和轨道误差的函数关系；优化探测器修正时间，利用该函数关系确定修正速度增量和终端速度增量最优的误差修正点和修正速度增量；探测器在最优修正点施加速度增量，完成地月L2点转移轨道的轨道修正，并完成地月L2点轨道转移。本发明能够使修正所需的速度增量最小，具有修正效率高、降低修正燃料消耗的优点。本发明通过考虑月球引力对转移轨道误差的影响，提高轨道转移的精度。

技术领域

本发明涉及一种地月L2点转移轨道误差修正点选择方法，尤其涉及适用于存在误差的地月L2点转移轨道的误差修正点选择和速度增量评估方法，属于航空航天技术领域。

背景技术

为了实现月球背面探测，需要通过中继星进行中继通讯和数据传输，地月平衡点L2点由于较好的动力学特性和几何位置是中继星的理想位置。将中继卫星部署在地月平衡点L2点周期轨道需要进行转移轨道设计，其中利用三体系统动力学的月球旁近飞越转移所需的燃料消耗较省且转移时间较短，是工程实施中较常用的方式。但是受探测器执行误差和动力学模型误差等因素的影响，在实际任务中探测器的转移轨道与标称设计轨道有偏差，需要执行误差修正。由于三体系统动力学非线性特征，转移轨道对误差敏感，误差可能呈指数性发散，且不同位置施加修正所需的燃料消耗差异大。

已发展的关于转移轨道误差修正，在先技术[1](参见周文艳,杨维廉.月球探测器转移轨道的中途修正[J].宇航学报,2009,25(1)：89-92)研究了从地球至月球的转移轨道中途修正方法，给出了修正量与终端约束的函数关系，但该方法未考虑从月球至地月L2点段轨道，且基于惯性系进行分析，不适用于三体下的轨道修正。

在先技术[2](参见：李明涛,郑建华.平动点任务转移轨道中途修正研究[J].空间科学学报,2010,30(6):540-546.)研究了日地平衡点转移的误差修正问题，提出采用逆向积分的方式，将误差修正转化为转移轨道设计，但该方法未考虑修正点和修正时间的优化，且主要针对日地平衡点转移，与月球旁近地月平衡点转移存在差异。

发明内容

本发明公开的地月L2点转移轨道最优误差修正点选择方法要解决的技术问题是：提供一种地月L2点转移轨道误差修正中最优误差修正点选取方法，能够使修正所需的速度增量最小，具有修正效率高、降低修正燃料消耗的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明为公开的地月L2点转移轨道最优误差修正点选择方法，建立地月旋转坐标系，计算地月L2点标称转移轨道状态转移矩阵；根据状态转移矩阵计算误差随时间的变化情况；根据状态转移矩阵，建立修正机动与修正时间和轨道误差的函数关系；优化探测器修正时间，利用该函数关系确定修正速度增量和终端速度增量最优的误差修正点和修正速度增量；探测器在最优修正点施加速度增量，完成地月L2点转移轨道的轨道修正,并完成地月L2点轨道转移。

本发明为公开的地月L2点转移轨道最优误差修正点选择方法，包括如下步骤：

步骤一：建立地月旋转坐标系，计算地月L2点标称转移轨道状态转移矩阵。

选择地球-月球系统的质心作为原点建立坐标系，选择X轴为地球与月球连线方向，由地球指向月球，Z轴为系统旋转的角速度方向，Y轴与X，Z轴垂直构成右手坐标系；

探测器在该系统下的动力学方程表示为

其中μ＝m₂/(m₁+m₂)表示系统的质量系数，m₁为地球的质量，m₂为月球的质量，为探测器与地球的距离，为探测器与月球的距离；