摘要：星际小推力转移轨道的设计与优化是深空探测研究中的关键技术之一.传统的标准配点法是求解问题非常有效的方法,但计算精度较低.针对双积分轨道动力学模型给出了改进配点算法,在不增加非线性规划问题约束的条件下,采用四阶Gauss-Labatto积分式处理系统微分方程,提高了配点法的计算精度.然后以地球-金星的燃料最省小推力转移轨道为例,分别采用标准配点法和改进配点法对其进行了优化设计,并分析比较了优化结果.数值计算结果验证了改进配点法的有效性.

摘要：在研究小推力地球卫星圆轨道同轨调相任务设计问题的基础上,提出了一种半解析调相参数分析方法,并据此发展了一种高效的精确设计方法。首先,根据推力方向对卫星相位角的影响规律,采用推力方向假设和轨道平均技术推导了调相轨道参数满足的函数关系,通过微分修正可快速获得调相轨道的关键参数;然后,基于摄动轨道动力学模型,通过对控制量进行离散化建立了复杂约束条件下的燃料最省调相轨道设计模型,并以初始分析结果为初值,采用序列二次规划算法进行求解;最后,以地球同步轨道调相任务为例对所提方法进行了数值验证。数值仿真结果表明:提出的初始分析方法可为调相轨道设计提供合理的初值猜测,发展的鲁棒设计方法可有效用于摄动模型复杂约束下的小推力调相轨道设计。

摘要：针对小推力变轨技术研究中的难点之一——飞行器的制导问题,提出了一种基于最优状态反馈的自主制导策略。首先利用传统Gauss型运动方程,推导出三个轨道根数增大最快的独立控制律;然后根据当前根数与目标值的偏差量对独立控制律进行加权组合;最后为高效可靠地获得最优制导律,采用一种遗传算法和逐次二次规划相结合的混合方法对权重进行了优化。该制导算法设计简单,无须预存参考轨道,能够实现飞行器的自主制导,并且具有燃料消耗次优的特点。仿真计算验证了该算法的有效性。

摘要：针对小推力转移轨道设计问题,提出了一种结合切比雪夫多项式拟合和离散脉冲策略的分层初始设计方法.基于曲线拟合思想采用切比雪夫多项式对小推力轨道进行逼近,建立起轨道状态与时间的关系,避免了传统曲线拟合策略中时间约束的解算并舍去了速度方向假设;在全局搜索中利用低阶多项式求解边界约束得到降维解空间中的全局最优解;在此基础上,增加切比雪夫多项式的自由度并局部优化;通过脉冲离散并进一步优化求解出引入路径约束的小推力轨道.以地火交会轨道及地-火-木星借力交会轨道为例对所提方法进行了仿真验证,结果表明此方法可有效地对交会、借力轨道进行快速全局初始设计.

摘要：以航天器多约束姿态控制为背景,围绕姿态机动路径的复杂约束处理问题,对姿态机动规划技术的规划模型、方法研究现状与未来发展趋势进行了论述、分析与归纳。首先介绍了航天器姿态机动规划模型,随后梳理并总结了航天器姿态机动规划技术发展历程及现状,从方法逻辑、设计思想等方面对姿态机动规划方法进行分类和关键技术分析,进一步根据技术发展脉络和未来航天任务需求,提出了航天器姿态机动规划技术的若干发展趋势。

摘要：一、设计思路本节课教学内容较多，主要有三部分：主权国家、国际组织，联合国及中国与联合国关系。

摘要：针对星际探测任务中燃料最省小推力转移轨道问题,提出一种基于标称轨道的快速设计方法。首先以具有相同端点时刻的无摄动标称轨道为参考,对传统的非线性轨道优化模型进行合理变换,将复杂的优化问题简化为可解的两点边值问题;然后基于标称轨道3个独立积分推导出解析的状态转移矩阵,并以此为基础导出了两点边值问题的最优解析解。该方法无需数值迭代,有效地克服了数值优化方法收敛性差、计算效率低的缺点。最后,以探测火星的小推力转移轨道为例对该方法进行了验证,与精确的数值结果相比,该方法计算的燃料消耗误差小于1%。

摘要：讨论了近地小行星载人探测任务的探测目标选择问题。在能量消耗与任务周期约束的基础上,综合考虑发射机会、目标观测完备度、应急返回能力等复杂任务约束,对近地小行星的可探性进行了评估。提出了逐层选择方法并给出了2020～2050年间适合载人探测的目标星序列,可为未来载人小行星探测任务的规划与设计提供参考。

摘要：针对椭圆轨道上调相机动设计问题，提出了一种半解析调相参数分析方法。首先，根据推力方向对航天器相位角的影响轨道，采用推力假设和轨道平均技术推导了调相轨道参数满足的函数关系，通过微分修正可快速获得轨道的关键参数；然后，利用图解法分析了调相时间与航天器初始相位之间的关系并以最优值作为初值进行数值的微分校正；在此基础上判断调相策略，并利用配点法优化得到精确的控制律。本文以大偏心率椭圆轨道调相机动设计为例对所提方法进行了数值验证，数值结果表明：所提的初始分析方法可为椭圆轨道上调相轨道设计提供合理的初值猜测。

摘要：提出了基于任务定义的深空探测全域轨迹优化设计概念与实现方法。首先,对复杂任务定义、自适应模型库与多环节迭代优化等关键技术进行了详细的阐述。然后,重点讨论了深空探测全域轨迹优化设计软件平台的设计技术与系统实现。最后,基于该平台丰富的模型库,对嫦娥五号等深空探测任务的全过程飞行轨迹进行了优化设计与对比。研究结果表明,开发的深空探测全域轨迹优化设计软件平台具有复杂任务适应能力强、可拓展性好的特点,可为类似软件系统的研发提供借鉴。