自主交會(huì)調(diào)相任務(wù)優(yōu)化策略與相對(duì)軌跡預(yù)報(bào)算法.pdf

1、在空間站快速物資補(bǔ)給、空間緊急救援、地外天體采樣返回等任務(wù)驅(qū)使下，交會(huì)對(duì)接技術(shù)逐步向近地快速自主和深空自主方向拓展。本文對(duì)自主交會(huì)任務(wù)設(shè)計(jì)中的調(diào)相任務(wù)優(yōu)化、高精度相對(duì)軌跡預(yù)報(bào)等新問(wèn)題進(jìn)行了研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、旁O(shè)計(jì)了近地快速交會(huì)任務(wù)的調(diào)相策略及關(guān)鍵任務(wù)參數(shù)。基于我國(guó)近地兩天交會(huì)對(duì)接方案，建立了5圈快速調(diào)相交會(huì)任務(wù)的飛行方案與修正特殊點(diǎn)變軌規(guī)劃模型；給出了為滿(mǎn)足快速交會(huì)調(diào)相段終端控制精度所需要的定軌精度，以及與調(diào)相時(shí)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(yuǎn)地點(diǎn)高度及目標(biāo)航天器軌道高度對(duì)快速交會(huì)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(zhǎng)時(shí)間大異面交會(huì)任務(wù)的調(diào)相策略?xún)蓪觾?yōu)化方法。推導(dǎo)了考慮 J2項(xiàng)攝動(dòng)、并包含面內(nèi)外機(jī)動(dòng)對(duì)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(zhǎng)時(shí)間大異面調(diào)相交會(huì)問(wèn)題的可行解；建立了長(zhǎng)時(shí)間大異面調(diào)相交會(huì)綜合變軌兩層優(yōu)化模型，提出了綜合使用線(xiàn)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(zhǎng)時(shí)間大異面交會(huì)問(wèn)題的求解驗(yàn)證了兩層優(yōu)化模型及算法的魯棒性和高效性，對(duì)于測(cè)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(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有文獻(xiàn)結(jié)果20％以上。
　?、翘岢隽嘶谧钚《烁倪M(jìn)的高精度相對(duì)軌跡預(yù)報(bào)算法。通過(guò)對(duì)四種典型相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程的精度分析，揭示了其預(yù)報(bào)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(xiàn)性方程，發(fā)展了基于最小二乘的高精度相對(duì)軌跡預(yù)報(bào)算法；基于實(shí)際飛行軌道數(shù)據(jù)