[发明专利]一种求解固定时间有限燃料多脉冲转移轨道的方法及系统

权利要求书

1.一种求解固定时间有限燃料多脉冲转移轨道的方法，所述方法包括：

根据飞行器初始状态、目标轨道参数和可用燃料数，计算以霍曼转移到达目标轨道的两次机动速度增量；

通过网格搜索寻找施加霍曼转移的时刻；

以初始时刻的切向脉冲、施加霍曼转移的时刻以及霍曼转移两次机动的速度增量为优化变量，通过局部搜索算法最小化入轨点误差加权和；

以霍曼转移的第二次机动速度增量为优化变量，通过局部搜索算法最小化入轨点处的纬度幅角差；

求解J2摄动下的Lambert转移，实现精确入轨；

所述以初始时刻的切向脉冲、施加霍曼转移的时刻以及霍曼转移两次机动的速度增量为优化变量，通过局部搜索算法最小化入轨点误差加权和；具体包括：

设置初始时刻t₀的切向脉冲速度增量初值Δv₀；

以进入目标轨道的入轨点时刻t_f的轨道半长轴差Δa、偏心率差Δe和升交点赤经差ΔΩ的加权和J为优化目标，w₁,w₂,w₃分别为Δa,Δe,ΔΩ的权重，以x＝{Δv₀,T₀,Δv_p,Δv_a}为优化变量，通过序列二次规划算法求解下式的优化问题：

其中，x^L,x^U分别表示优化变量取值区间的下界和上界，T₀为施加霍曼转移的时刻，Δv_p为霍曼转移的第一次机动速度增量，Δv_a为第二次机动速度增量；

当优化求解不收敛且预估目标轨道在燃料可达范围内时，调整权重，增大误差较大项的权重，直至目标函数收敛至设定的精度范围内，得到w₁,w₂,w₃。

2.根据权利要求1所述的求解固定时间有限燃料多脉冲转移轨道的方法，其特征在于，所述根据飞行器初始状态、目标轨道参数和可用燃料数，计算以霍曼转移到达目标轨道的两次机动速度增量；具体包括：

根据下式分别计算霍曼转移的第一次机动速度增量Δv_p、第二次机动速度增量Δv_a和改变轨道面倾角所需的速度增量Δv_inc：

其中，v_c1,v_c2分别为出发轨道速度和目标轨道速度，r₁,r₂分别为出发轨道半径和目标轨道半径，δ为轨道倾角差，所述霍曼转移的第一次机动在施加霍曼转移的时刻T₀后的第一个近地点施加，第二次机动在第一次机动后的第一个远地点施加。

3.根据权利要求1所述的求解固定时间有限燃料多脉冲转移轨道的方法，其特征在于，所述通过网格搜索寻找施加霍曼转移的时刻；具体包括：

以1天为步长，通过网格搜索寻找施加霍曼转移的时刻T₀，使得在进入目标轨道的入轨点时刻t_f，轨道的升交点赤经与目标状态的升交点赤经的差值ΔΩ最小。

4.根据权利要求1所述的求解固定时间有限燃料多脉冲转移轨道的方法，其特征在于，所述以霍曼转移的第二次机动速度增量为优化变量，通过局部搜索算法最小化入轨点处的纬度幅角差；具体包括：

以霍曼转移第二次机动的Δv_a为优化变量，入轨点时刻t_f的纬度幅角差Δu为优化目标，通过序列二次规划法求解Δv_a。