摘要：针对我国嫦娥二号卫星拓展任务需求,研究了卫星由日地L2点向L1点的转移轨道方案。基于卫星真实星历,考虑各种摄动因素,借助不变流形理论和微分修正方法,设计了嫦娥二号在日地平动点L1和L2之间的转移轨道,提出了便于理解和工程应用的平动点间直接转移方式,研究了真实力模型下平动点Lissajous轨道的不变流形转移方式,对比了两种转移方式的出发速度增量、转移时间与出发时刻的关系。研究表明,嫦娥二号可以通过直接转移方式或者借助不变流形进入日地L1点Lissajous轨道,直接转移方式下有42天出发机会,基于不变流形方式下最短转移时间为210天,对应速度增量5.776m/s,最小速度增量可达0.024m/s。研究结果可直接应用于我国嫦娥二号拓展任务的轨道设计与控制,并为我国后续平动点等深空探测任务提供有益借鉴。

摘要：利用晕轨道的稳定流形可以设计从地球到晕轨道的转移轨道。但由于小幅度晕轨道的稳定流形与地球停泊轨道无法相交,因此需采用两脉冲转移。微分修正法是求解两脉冲转移常用的优化方法,虽然收敛速度快,但很难获取全局最优解,而且收敛半径小,如果初始猜想与最优解相差很远,该方法可能会不收敛。将序优化理论与微分修正法相结合,利用序优化思想缩小搜索空间,得到足够好的初始猜想,然后利用微分修正法快速收敛到满足终端精度要求的解。仿真结果表明该方法有很好的收敛性,且计算量小。

摘要：对包含引力辅助变轨的三体Lambert问题提出了一种数值求解算法,分为转移轨道初始设计和终值搜索两部分.采用伪状态理论,通过简单迭代求解高精度的转移轨道初始设计结果,在此基础之上,通过数值积分在更复杂的摄动环境中,计算精确的转移轨道和一二阶状态转移矩阵,并利用二阶微分修正算法搜索最终解.经过数值算例检验,这种方法具有较高的效率和鲁棒性,可以有效解决三体系统中引力辅助转移轨道的高敏感性问题.

摘要：中途修正分析是深空探测任务设计的关键步骤。首先讨论火星探测中途修正速度增量的求解方法,并由此对多次修正问题进行了Monte Carlo仿真分析。为满足不同的计算需求,针对速度增量的求解问题,给出了精确算法和快速算法两种思路,并对二者的解算精度进行了对比。以2018年某火星探测轨道为例,根据设定误差,计算得出了各次修正速度增量和残余误差随修正时间变化的数据曲线,进而对修正时机的选择问题进行了讨论,并对5次修正策略进行了仿真分析。实验表明,Monte Carlo仿真数据能够直观地反映多次修正的基本规律,讨论结果可以为修正策略的制定提供一种思路和数据参考。

摘要：轨道设计分为初步设计和精确模型迭代两步,初步设计基于等效脉冲模型,用圆锥曲线拼接法确定时间窗口和引力辅助产生的速度脉冲。精确模型中引力辅助看作是一个连续的过程,将简化模型得到的引力辅助双曲线轨道化为行星心目标B平面参数,以地心逃逸速度作为设计变量,通过微分修正的方法进行求解。通过算例对比分析了简化模型和精确模型设计结果之间的关系,结果表明,引力辅助脉冲等效模型精度较好。

摘要：应用Monte-Carlo法和遗传算法的联合仿真求解Lambert转移中途修正的全局概率最优策略.首先推广限制性三体问题中求解周期性特解的微分修正算法构造出考虑J2项摄动下的Lambert转移轨道并以此作为参考轨迹,则中途修正策略仅需针对导航误差、初始偏差修正的控制偏差等进行补偿.应用微分修正算法导出的单值矩阵,设计出3类线性和非线性中途修正策略,以适应不同的精度需要.随后应用Monte-Carlo和遗传算法的联合仿真,可以得到实现代价函数(落点误差最小)在概率意义下的最优解.与直接利用优化算法寻优需要已知各种误差量不同,得到的最优修正策略更具有普适性.

摘要：应用进化策略和微分修正法建立了一套多约束、多目标条件下的月球软着陆轨道设计方法.根据中国发射场和火箭运载的实际情况,给出了软着陆轨道需要满足的过程约束及终端条件,提出了利用进化策略进行轨道初步设计,通过微分修正法对初步设计结果进行修正的软着陆轨道设计思路,并采用STK进行了仿真和结果验算.分析表明,基于进化策略的初步设计能够为微分修正提供良好的初值,保证了其收敛性.STK仿真结果验证了设计思路的有效性及结果的正确性.本文提出的方法能够为月球软着陆轨道设计提供参考.

摘要：为快速设计出适合载人月球探测任务和地月空间人员运输任务的自由返回轨道,在三体模型下研究了地月空间对称自由返回轨道的设计方法及其轨道特性。首先,在圆型限制性三体模型建立自由返回轨道地心旋转系下二维极坐标动力学模型。其次,根据自由返回轨道对称特性建立求解模型,选择近月点y轴速度为控制变量,并基于月球逃逸速度给出控制变量初值估计方法,提出了不同地心和月心运行方向的对称自由返回轨道搜索策略。最后,分析了4种类型对称自由返回轨道的轨道差异,并分析了不同近地点高度和近月点高度下自由返回轨道的轨道特性。仿真结果表明:文章提出的设计方法能快速准确地搜索出指定类型的对称自由返回轨道,同时其轨道特性分析结论可为后续载人月球探测任务和地月空间人员运输任务的自由返回轨道选择提供参考。

摘要：针对火星探测直接转移轨道精确求解问题,提出了一种快速微分修正算法.基于二体模型建立控制参数和目标参数偏差关系的数学模型,并由此求解系统的偏导数矩阵;采用B平面参数作为中间变量,对算法进行两层迭代设计,有效地减少了求解过程中的积分运算次数.以2018年火星探测机会为例对算法进行了验证,仿真结果表明,利用圆锥曲线拼接法得到的轨道初值,求解一条标准轨道只需6～9次积分迭代.通过STK对计算结果进行了对比和验证.

摘要：针对复杂日-地-月动力学系统，设计了从月球飞向小天体的转移轨道方案。首先建立了日-地三体动力学模型和日-地-月四体动力学模型，推导出多体模型下的微分修正方程，然后基于微分修正方法对月球飞往小天体的转移轨道发射机会进行了搜索，并完成了带有端点约束的转移轨道精确设计。计算和设计结果验证了该方法的有效性。