自主交會調相任務優(yōu)化策略與相對軌跡預報算法.pdf

1、在空間站快速物資補給、空間緊急救援、地外天體采樣返回等任務驅使下，交會對接技術逐步向近地快速自主和深空自主方向拓展。本文對自主交會任務設計中的調相任務優(yōu)化、高精度相對軌跡預報等新問題進行了研究。本研究主要內容包括：
　?、旁O計了近地快速交會任務的調相策略及關鍵任務參數(shù)?；谖覈貎商旖粫臃桨福⒘?圈快速調相交會任務的飛行方案與修正特殊點變軌規(guī)劃模型；給出了為滿足快速交會調相段終端控制精度所需要的定軌精度，以及與調相時間相

2、匹配的最優(yōu)初始相位角范圍；分析了追蹤航天器入軌精度、入軌遠地點高度及目標航天器軌道高度對快速交會最優(yōu)相位角范圍及總速度增量的影響規(guī)律。
　?、铺岢隽碎L時間大異面交會任務的調相策略兩層優(yōu)化方法。推導了考慮 J2項攝動、并包含面內外機動對軌道要素偏差耦合影響的軌道要素偏差方程，用于快速獲取長時間大異面調相交會問題的可行解；建立了長時間大異面調相交會綜合變軌兩層優(yōu)化模型，提出了綜合使用線性搜索算法、混合整數(shù)編碼遺傳算法和序列二次規(guī)劃算法

3、的求解策略；典型環(huán)火星軌道長時間大異面交會問題的求解驗證了兩層優(yōu)化模型及算法的魯棒性和高效性，對于測試的3~6次脈沖變軌方案，本文方法優(yōu)化得到的總速度增量指標均優(yōu)于現(xiàn)有文獻結果20％以上。
　　⑶提出了基于最小二乘改進的高精度相對軌跡預報算法。通過對四種典型相對運動方程的精度分析，揭示了其預報精度受主航天器初始緯度幅角影響的規(guī)律；分別基于C-W方程和其二階非線性方程，發(fā)展了基于最小二乘的高精度相對軌跡預報算法；基于實際飛行軌道數(shù)據