[发明专利]一种深空小推力飞越轨道快速生成方法及系统

说明书

本发明公开一种深空小推力飞越轨道快速生成方法及系统，该方法包括以下步骤：1)给定初始时刻和飞行时间，确定出发点、目标点位置速度；2)求解Lambert问题，得到初始速度增量；3)将速度增量转化为小推力矢量；4)利用小推力矢量对轨道进行数值积分；5)更新出发点位置和飞行时间，再次求解Lambert问题，重复步骤3)、4)、5)，直到积分时间大于给定飞行时间。通过本发明可避免计算量巨大的全局优化过程，快速判断小推力轨道的存在性，给出的可行解可为进一步数值优化提供很好的初值。

技术领域

本发明涉及航天器轨道设计技术领域，具体是一种深空小推力飞越轨道快速生成方法及系统。

背景技术

小推力推进系统具有高比冲、低推进剂质量消耗的显著特点，在深空探测领域具有独特的优势和良好发展前景。但小推力也具有推力量值小、需要持续作用等特点，给小推力轨道设计带来不小挑战。绝大多数已有文献均采用全局优化方法，分为间接法、直接法和混合法三大类。间接法对轨道初值猜测要求不高，但计算量非常巨大，计算速度慢；直接法则对轨道初值猜测精度要求较高，很容易无法收敛；混合法兼具直接法和间接法的特点。在任务设计阶段，任务窗口的选择涉及大量小推力轨道的计算，如何快速得到可行的小推力轨道是首要问题。待任务窗口确定后，以可行的小推力轨道为猜测值，进一步利用全局优化算法进行计算，得到最优的小推力轨道。

发明内容

本发明提供一种深空小推力飞越轨道快速生成方法及系统，用于克服现有技术中全局优化小推力飞越轨道设计方法计算量大、计算速度慢等缺陷，可实现大范围任务窗口搜索，并降低计算量，快速生成飞越轨道。

为实现上述目的，本发明提供一种深空小推力飞越轨道快速生成方法，包括以下步骤：

给定出发点位置r₀和目标点位置r_f及出发点速度v₀、从出发点到目标点的飞行时间T＝T^*,并初始化当前时刻t₀及已积分时间变量Σ_t；

通过求解Lambert问题，得到速度增量Δv₁；

在速度增量幅值||Δv₁||小于冲量阈值ε时，将速度增量Δv₁转化为小推力矢量F；

通过对小推力矢量进行数值积分并更新出发点位置r₀、出发点速度v₀、当前时刻t₀、飞行时间T和已积分时间变量Σ_t；

在已积分时间变量Σ_t小于或等于飞行时间T时，重复上述计算步骤；

直到速度增量为Δv₁零时，终止计算，并生成飞越轨道。

为实现上述目的，本发明还提供一种深空小推力飞越轨道快速生成系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有深空小推力飞越轨道快速生成程序，所述处理器在运行所述深空小推力飞越轨道快速生成程序时，执行上述方法的步骤。