[发明专利]深空探测器分阶段MDO方法

摘要

本发明提供了一种深空探测器分阶段MDO方法，包括如下步骤：以深空探测器为工程背景，将MDO问题分解为不同的阶段，每个阶段又包含多个学科，并依据动态规划逆向递推的思想，依次进行第n阶段、第n‑1阶段、…、第1阶段的优化，然后综合地面各种工程约束条件和初值进行正向回代求解，使复杂优化问题得以一定程度地简化，从而实现深空探测器全阶段多学科设计优化过程，为深空探测器总体优化设计奠定理论与方法基础。

主权项

1.一种深空探测器分阶段MDO方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对深空探测器的总体任务进行分析，将深空探测器的飞行过程划分为多个阶段；步骤2：针对深空探测器的飞行过程中的每个阶段分别设置相应的优化目标、变量参数以及约束条件；步骤3：根据每个阶段的优化目标以及相应的约束条件，确定不同阶段的变量参数之间的耦合关系，建立包含所有阶段的优化模型；步骤4：采用动态规划方法，即基于贝尔曼Bellman最优性原理获得步骤3中优化模型的最优解，实现对深空探测器的全程优化控制；所述步骤1中深空探测器的飞行过程被划分的多个阶段包括：地球逃逸阶段、日心巡航段、行星捕获阶段、轨道调整阶段以及科学任务阶段；所述步骤2中深空探测器飞行过程的多个阶段的相应优化目标、变量参数以及约束条件如下：地球逃逸阶段：根据选定的发射场位置和地球逃逸速度矢量设计深空探测器的发射时刻、逃逸轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角；其中，约束条件包括：深空探测器的发射场位置、运载能力及入轨精度；日心巡航阶段通过选择合适的发射窗口、到达窗口，以实现星际飞行过程中燃料最优；行星捕获阶段的优化目标为获得最小的捕获速度增量；约束条件包括：捕获过程对地通信无遮挡、捕获过程中无火影并且满足中分辨率相机的成像条件；轨道调整阶段的变量参数包括：轨道调整策略、调整次数，约束条件包括：每次轨道调整所需时间、燃料；科学任务阶段：优化目标即为对应的科学任务，约束条件包括：载荷、光照条件、测控可见性。