月球探測(cè)器地月轉(zhuǎn)移軌道測(cè)控技術(shù)仿真研究.pdf

1、空間探測(cè)是航天技術(shù)發(fā)展的三大領(lǐng)域之一，月球探測(cè)則是初期空間探測(cè)的重點(diǎn)。對(duì)月球資源和環(huán)境進(jìn)行科學(xué)研究和探索，是邁向太空、了解其他星球的陌生環(huán)境、進(jìn)行生活和工作的重要步驟。以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)是我國(guó)航天事業(yè)近期重點(diǎn)發(fā)展的方向之一。 對(duì)于我國(guó)的月球探測(cè)工程來說，對(duì)月球探測(cè)器的測(cè)量和控制技術(shù)，是其關(guān)鍵技術(shù)之一。和近地航天測(cè)控有很大不同，月球探測(cè)測(cè)控站作用距離遠(yuǎn)，測(cè)量參數(shù)變化率小，對(duì)于某個(gè)確定的深空站每天只有一個(gè)跟蹤區(qū)間。對(duì)月球探測(cè)而

2、言，如何確定地月轉(zhuǎn)移軌道和月心雙曲線軌道的拼接點(diǎn)，以利用獲取到的不同軌道段的跟蹤數(shù)據(jù)，計(jì)算地月轉(zhuǎn)移軌道和月心雙曲線軌道，是首先要明確的問題。在實(shí)際工程中，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行探測(cè)器的軌道和測(cè)控仿真，可以提前研究在月球探測(cè)中可能遇到的各種測(cè)控技術(shù)問題，以便確定最優(yōu)測(cè)控方案，同時(shí)還可以檢驗(yàn)操作人員面對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力，提高實(shí)時(shí)測(cè)控的準(zhǔn)確率。 本文主要研究了地月轉(zhuǎn)移軌道段的測(cè)控仿真技術(shù)，分理論研究、仿真計(jì)算和動(dòng)畫模擬三部分，所完成的研

3、究工作和取得的研究成果主要有： (1)．針對(duì)月球探測(cè)器地月轉(zhuǎn)移軌道的特點(diǎn)，采用圓錐曲線拼接法進(jìn)行了轉(zhuǎn)移軌道解算，得到了基于軌道六要素的轉(zhuǎn)移軌道描述。由于軌道六要素受軌道約束影響，在快速轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)上，結(jié)合轉(zhuǎn)移軌道描述，利用軌道搜索編寫程序求解了約束條件下的轉(zhuǎn)移軌道，該程序只需給出軌道約束條件就可以很迅速的得到地月轉(zhuǎn)移軌道。 (2)．針對(duì)月球探測(cè)測(cè)控站分布情況和測(cè)量體制的選擇情況，推導(dǎo)得出了四個(gè)測(cè)量元素的求解公式。

4、為了將測(cè)量元素和軌道計(jì)算聯(lián)系起來，推導(dǎo)了測(cè)控站地平直角坐標(biāo)系與地心天球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在轉(zhuǎn)移軌道已經(jīng)得到的情況下，編程求解了轉(zhuǎn)移軌道全程不同時(shí)刻的測(cè)量元素，并計(jì)算了測(cè)控站對(duì)轉(zhuǎn)移軌道的測(cè)控覆蓋率和覆蓋范圍。 (3)．為了便于非專業(yè)人員使用，利用VC6.0做出了計(jì)算軌道和測(cè)控參數(shù)的控件，該控件界面簡(jiǎn)單明了，易于操作。為了使轉(zhuǎn)移軌道的測(cè)控過程有一個(gè)直觀的顯示，將軌道和測(cè)控參數(shù)作為底層參數(shù)，利用OpenGL三維動(dòng)畫仿真模擬了地月轉(zhuǎn)