由GTO至日地共线平动点的转移轨道设计方法、装置及介质

本发明实施例涉及航天器轨道设计，尤其涉及一种由地球同步转移轨道(gto，geostationary transfer orbit)至日地共线平动点的转移轨道设计方法、装置及介质。

背景技术：

1、在日地系统的平动点中，l1点和l2点由于其独特的空间位置在深空探测中得到了很多关注，以halo轨道为代表的平动点周期轨道非常适合行星探测和中继通讯任务，是未来探测器的理想工作地点。

2、在限制性三体模型中，共线平动点周围存在着一系列周期轨道和准周期轨道，和一系列不变流形，所以在同一个三体系统和不同三体系统之间，有着一系列节能转移轨道。

3、通常来说，从绕地的停泊轨道至halo轨道的转移轨道并不是唯一的，不同的halo轨道入轨点(hoi，halo orbit insertion)对应的转移轨道所需要的机动速度和转移时间不相同，需要分析不同转移轨道的特性，从而针对任务需求选择合适的转移方式。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例期望提供一种由gto至日地共线平动点的转移轨道设计方法、装置及介质；能够减少转移轨道的机动速度需求，提升转移轨道设计的精确性。

2、本发明实施例的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种由gto至日地共线平动点的转移轨道设计方法，所述方法包括：

4、根据日-地质心会合坐标系下的航天器动力学方程以及势函数，计算获得和平动点周围的halo轨道相连的不变流形；

5、以地球同步转移轨道为地球停泊轨道构建约束变量，以halo轨道为目标轨道构建控制变量，并利用最小二乘微分修正法对控制变量进行修正；

6、基于设定的约束条件和性能指标，从符合所述约束条件的转移轨道中选择最优性能的转移轨道所对应的最优hoi点；

7、根据所述最优hoi点，分析控制变量和停泊轨道约束变量之间的关系，构建用于确定多约束轨道设计的控制变量初值的微分修正初值表达式；

8、根据所述微分修正初值表达式利用多级微分修正法得到满足多个约束的转移轨道。

9、第二方面，本发明实施例提供了一种由gto至日地共线平动点的转移轨道设计装置，所述装置包括：计算部分、修正部分、选择部分、构建部分和多级微分修正部分，其中，

10、所述计算部分，经配置为根据日-地质心会合坐标系下的航天器动力学方程以及势函数，计算获得和平动点周围的halo轨道相连的不变流形；

11、所述修正部分，经配置为以地球同步转移轨道为地球停泊轨道构建约束变量，以halo轨道为目标轨道构建控制变量，并利用最小二乘微分修正法对控制变量进行修正；

12、所述选择部分，经配置为基于设定的约束条件和性能指标，从符合所述约束条件的转移轨道中选择最优性能的转移轨道所对应的最优hoi点；

13、所述构建部分，经配置为根据所述最优hoi点，分析控制变量和停泊轨道约束变量之间的关系，构建用于确定多约束轨道设计的控制变量初值的构建微分修正初值表达式；

14、所述多级微分修正部分，经配置为根据所述微分修正初值表达式利用多级微分修正法得到满足多个约束的转移轨道。

15、第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，所述计算设备包括：通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，

16、所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

17、所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

18、所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述由gto至日地共线平动点的转移轨道设计方法的步骤。

19、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有由gto至日地共线平动点的转移轨道设计程序，所述由gto至日地共线平动点的转移轨道设计程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述由gto至日地共线平动点的转移轨道设计方法的步骤。

20、本发明实施例提供了一种由gto至日地共线平动点的转移轨道设计方法、装置及介质；通过定量地给出不同hoi点对应的转移轨道的性能指标，从而选择符合任务要求的hoi点和转移轨道，有着很好的工程应用价值；此外，通过构建以gto作为停泊轨道时的约束定义，进一步减少了转移轨道的机动速度需求，提升了转移轨道设计的精确性。

技术特征：

1.一种由gto至日地共线平动点的转移轨道设计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以地球同步转移轨道为地球停泊轨道构建约束变量，以halo轨道为目标轨道构建控制变量，并利用最小二乘微分修正法对控制变量进行修正，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于设定的约束条件和性能指标，从符合所述约束条件的转移轨道中选择最优性能的转移轨道所对应的最优hoi点，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述最优hoi点，分析控制变量和停泊轨道约束变量之间的关系，构建用于确定多约束轨道设计的控制变量初值的构建微分修正初值表达式，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述微分修正初值表达式利用多级微分修正法得到满足多个约束的转移轨道，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述经过三级微分修正策略得到满足近地点轨道高度、轨道倾角和近地点方位角约束的转移轨道，包括：

7.一种由gto至日地共线平动点的转移轨道设计装置，其特征在于，所述装置包括：计算部分、修正部分、选择部分、构建部分和多级微分修正部分，其中，

8.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括：通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有由gto至日地共线平动点的转移轨道设计程序，所述由gto至日地共线平动点的转移轨道设计程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述由gto至日地共线平动点的转移轨道设计方法的步骤。

技术总结
本发明实施例公开了一种由GTO至日地共线平动点的转移轨道设计方法、装置及介质；该方法包括：根据日‑地质心会合坐标系下的航天器动力学方程以及势函数，计算获得和平动点周围的Halo轨道相连的不变流形；以地球同步转移轨道为地球停泊轨道构建约束变量，以Halo轨道为目标轨道构建控制变量，并利用最小二乘微分修正法对控制变量进行修正；基于设定的约束条件和性能指标，从符合约束条件的转移轨道中选择最优性能的转移轨道所对应的最优HOI点；根据最优HOI点，分析控制变量和停泊轨道约束变量之间的关系，构建用于确定多约束轨道设计的控制变量初值的构建微分修正初值表达式；根据微分修正初值表达式利用多级微分修正法得到满足多个约束的转移轨道。

技术研发人员：李化义,安诗宇,吴凡,韦明川,奚瑞辰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12