[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

权利要求书

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。

2.根据权利要求1所述的一种限定时间的航天器共面交会变轨策略确定方法，其特征在于：所述步骤一中确定目标航天器与服务航天器的初始轨道参数包括：

轨道半长轴a：表示航天器轨道的大小，将椭圆轨道长轴的一半确定为轨道半长轴a；偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角ω、真近点角f。

3.根据权利要求1或2所述的一种限定时间的航天器共面交会变轨策略确定方法，其特征在于：所述步骤二中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的过程，具体为：

设服务航天器的位置矢量与目标航天器的位置矢量在过程开始时的夹角为θ₀，航天器在轨运行的角速度为：理论上完成整个共面交会过程消耗的最短时间T_min和最长时间T_max分别为：

其中，μ表示引力常数，通常取值为398600.4415kg³/s²；a表示航天轨道的半长轴；ω_ci为服务航天器初始运行轨道的角速度，ω_ct为服务航天器经过转移之后在目标轨道的上运行的角速度，ω_t为目标航天器运行轨道的角速度；

且共面交会过程总时间T_f在T_min与T_max之间。