[发明专利]一种限定时间的航天器共面交会变轨策略确定方法

摘要

一种限定时间的航天器共面交会变轨策略确定方法，属于限定时间的航天器共面交会领域。现有的航天器交会技术对光照条件的要求比较低，导致交会时刻观测效果差，影响交会算法计算精度的问题。本发明通过计算目标航天器与服务航天器之间整个交会过程理论上的限定时间；之后计算服务航天器变轨过程中的两次速度增量以及转移轨道所用时间；再计算优化变量服务航天器在初始轨道的运动时间和在目标轨道的运动时间的初值；对交会过程积分得到服务航天器和目标航天器在交会时刻的位置矢量及二者夹角；当夹角达到0°时，将此时在初始轨道的运动时间和在目标轨道的运动时间作为变轨参数和变轨策略。本发明方法的计算结果精确，迭代计算过程简单。

主权项

1.一种限定时间的航天器共面交会变轨策略确定方法，所述方法通过以下步骤实现：步骤一、确定目标航天器与服务航天器的初始轨道参数；步骤二、计算目标航天器与服务航天器之间整个交会过程的理论上的最短时间和最长时间；步骤三、考虑太阳光照角约束条件，计算目标航天器与服务航天器之间整个交会过程所用时间；步骤四、根据霍曼变轨原理，求解服务航天器变轨过程中的两次速度增量以及转移轨道所用时间；步骤五、根据航天器在初始轨道和目标轨道的角度、角速度及轨道周期计算出优化变量服务航天器在初始轨道的运动时间和在目标轨道的运动时间的初值；步骤六、根据高精度轨道动力学模型，对交会过程积分得到服务航天器和目标航天器在交会时刻的位置矢量；步骤七、根据目标函数验算服务航天器和目标航天器位置矢量的夹角；步骤八、判断步骤七得到的夹角是否小于8.5度；如果小于8.5度，将此时在初始轨道的运动时间和在目标轨道的运动时间作为变轨参数；否则，调整初始轨道的运动时间和目标轨道的运动时间的值，并返回第六步；步骤九、整理得到完整的变轨策略和变轨参数；变轨策略包括在初始轨道的运动时间、在目标轨道的运动时间、服务航天器变轨过程中的两次速度增量以及转移轨道所用时间；变轨参数包括在初始轨道的运动时间和在目标轨道的运动时间。