考虑J₂摄动的大规模空间目标交会对象及次序搜索方法

摘要

本发明涉及航天器轨道动力学技术领域，公开了一种考虑J₂摄动的大规模空间目标交会对象及次序搜索的方法，建立了给定总燃料、给定交会总时间、给定交会后最小停留时间等约束下求解交会对象数量、交会时间、交会对象的三层相互嵌套的优化流程。其中最外层优化流程用于确定交会对象数量，中间层优化流程用于确定交会时间，最内层优化流程用于确定交会对象。该方法考虑了J₂摄动对空间目标及服务飞行器轨道的影响，且能够在大规模候选空间目标中，确定出要交会的具体对象及交会各对象的起止时刻，并且所确定的交会对象的数量是在给定的约束下最大的数量，因此能够最大程度发挥服务飞行器的能力，取得最优的任务执行效果，具有显著的工程应用价值。

主权项

一种考虑J₂摄动的大规模空间目标交会对象及次序搜索的方法，其特征在于，包括步骤：S1，输入以下各参数：(1)候选空间目标的序号集合S＝[1,2，…，N]以及各空间目标在初始时刻的密切轨道根数集合X＝[x_1,0,x_2,0，…，x_N,0]，(2)飞行器初始质量m₀及初始时刻的密切轨道根数x_0,0，(3)交会总时间T_t，(4)总燃料Δm_t，(5)交会后最小停留时间Δt_min；S2，初始化准备：令交会对象数量n＝0，令交会对象序列S_n＝0，令交会时间序列T_n＝0；S3，更新交会对象数量：n＝n+1，其中，对交会对象数量n的不断更新是本发明所谓的最外层优化流程；S4，优化交会时间序列：以n个交会时间间隔δt_j为优化变量，以燃料消耗的估计值Δm_n为优化指标，采用优化算法优化求解，并输出n、S_n、T_n，其中优化模型如公式(1)所示：$\begin{array}{c}min{J}_n={\mathrm{\Delta m}}_n\\ s.t.\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\Delta m}}_n=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{\delta m}}_j,& {\mathrm{\Delta t}}_n=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{\delta t}}_j\\ {\mathrm{\Delta t}}_{\min }\le {\mathrm{\delta t}}_j\le T_t,& {\mathrm{\Delta t}}_n\le T_t\end{array}\right.\end{array}---\left(1\right);$S5，若n≤N且Δm_n≤Δm_t，回到S3，继续；否则进入S6；S6，输出n‑1、S_n‑1、T_n‑1作为最终的结果。