一、普适变量法在深空探测器轨道设计中的应用（论文文献综述）
韩陆杰[1]（2021）在《多天体交会借力飞行轨道设计与优化》文中研究表明航天技术目前已经成为各个航天大国争相竞赛的舞台,深空探测轨道设计作为核心技术之一更是各个国家学者们的研究重点。对于远距离天体的探测,由于发射能量的不足,直接转移的方法并不可行,能够有效减少能量消耗的借力飞行技术变得尤为重要。因此,随着我国对于深空探测领域的不断探索,借力飞行轨道技术的发展必然成为不可或缺的一部分,本文正是针对这一需求,主要就太阳系内多天体行星借力飞行轨道设计这一部分进行研究,并在此基础之上进行借力飞行轨道设计优化,结合算例验证算法的可行性,给出了太阳系内多重行星借力飞行轨道设计的优化算法。具体内容如下:首先,利用圆锥曲线拼接法将借力飞行轨道分为两类部分讨论:行星际转移轨道段和借力飞行飞越段。对行星际转移轨道段采用兰伯特问题求解法进行分析,而对借力飞行飞越段则又分为有动力飞越与无动力飞越两类,分别对其进行动力学建模,分析后给出了借力前后探测器的速度与位置变化关系。其次,通过循序递进的方式对多天体借力飞行轨道设计进行分析:先考虑单次借力情况,由于模型较为简单,主要采用能量等高线图法进行发射窗口搜索,并对算例“EVM”进行仿真。随后,对多天体交会但并未重复借力相同行星的轨道进行分析,提出了一种混合优化的方法,即先采用全局优化方法进行初步搜索,再用局部优化方法进行精确搜索,全局优化部分对比了遗传算法和差分进化算法两种算法的优化结果,局部优化方法选择了序列二次规划的方法进行优化。最后对“EVEJU”这一天王星探测借力顺序的算例进行仿真。最后,对含有重复借力相同行星的借力飞行轨道进行分析,主要使用共振轨道设计方法,分析了共振轨道原理,推导了共振轨道设计的方法,并对“EVEEJ”与“EVEJ”这两个算例进行了对比仿真。针对太阳系内多天体行星序列的借力飞行轨道优化设计这一问题,本文提出了一套完整的搜索算法,可以为深空探测轨道设计以及借力飞行优化问题提供参考。
张彦鑫[2]（2021）在《基于大/小推力的探火轨道设计与优化》文中研究表明到目前为止,人类已向包含太阳系在内的九大行星（包括冥王星）都发射了探测器,其中火星由于其良好的地理位置和探索价值最受人们关注。然而值得一提的是,为了能够让探测器顺利到达火星,研究人员必须提前设定好一条合适的轨道,这就得利用到地火转移轨道设计与优化技术。根据推进方式的不同,该技术主要分为两种形式:一种是以化学燃料推进方式为基础的大推力轨道设计技术,一种是以电推进方式为代表的小推力轨道设计技术。前者经过多次试飞论证,已经有了比较完整的体系,成为了各个国家深空探测起步阶段的首选设计方式。而后者虽然设计与控制的难度系数非常高,但与前者相比能够显着提高燃料的利用率,成为了未来轨道转移的前沿技术。本文对这两种设计方式进行了全面的研究,研究内容如下所示:首先,只考虑二体问题,对大推力地火转移轨道进行了初步设计。先基于兰伯特理论对阿联酋,美国,中国三个国家的地火转移轨道进行了仿真分析,比较了它们的燃料消耗情况。然后特别地,针对2020至2023年用等高线图的方法进行了一个全局发射窗口的搜索,确定了探测器最节省燃料的发射日期和到达日期。然后根据圆锥拼接法和兰伯特理论完成了地球逃逸段、日心巡航段、火星捕获段三段轨道的初步设计。其次,对于大推力地火转移轨道的优化问题,构建了一个精确动动力学模型,对初始状态量（近地点位置和速度）进行积分得到终端状态量,将其用B平面参数进行描绘,并与目标B平面参数进行对比,利用微分修正的方法对地火转移轨道近地点的初始速度进行了修正,完成了2020年7月份地火转移轨道的精确设计。再者,考虑形状法快速地设计了小推力地火转移轨道。先给出了基于逆六次多项式的方法,该方法能够满足航天器始末位置和速度边界条件,计算速度非常快。接着,增加推力限制和动力学方程约束,给出了基于傅立叶级数的轨道设计方法:通过三次多项式拟合傅立叶系数初值,然后采用序列二次优化算法完成求解。最后,引入了近年来比较流行的Gauss伪谱法完成了小推力地火转移轨道的优化。该方法将小推力轨道转移的最优控制问题进行了离散化,转化成一个非线性规划问题,本文利用伪谱法工具箱GPOPS对该问题求解,结果表明用Gauss伪谱法求出的轨道要明显优于形状法求出的轨道,为轨道优化提供了借鉴意义。
邓宇辰[3]（2021）在《高轨航天器多对多在轨服务任务优化》文中进行了进一步梳理高轨航天器占据着重要而有限的轨道资源,在社会各个方面起着重要作用,同时,在空间装备日益体系化的进程中,高轨航天器往往位于航天器系统的信息链顶端,空间装备体系中中低轨航天器往往依托于高轨航天器提供的各类信息进行工作。正因如上原因,在轨运行的高轨航天器数量日益增多,所用技术日益先进,开展任务的类型日益丰富。于是,高轨航天器的在轨服务任务优化技术逐渐成为在轨服务技术的研究热点之一。高轨服务任务从轨道的角度来说可以分为任务规划、轨道转移、近程相对轨道控制三个阶段。其中,任务规划由于必须基于轨道转移代价的评估计算,故而尽管其在任务时序上先于轨道转移,但在研究时需要先对轨道转移的优化与代价计算进行分析。而在服务航天器完成了轨道转移并转移至目标附近时,需要进行一定的轨道控制来满足在轨服务有效载荷的有效工作条件。本文的主要研究内容如下:本文对高轨航天器进行调研,分析其任务属性、轨道特性、平台能力、载荷能力特性等方面,为开展本文研究的必要性进行说明,并为算法的设计提供复合实际任务场景与需求的数据支撑。另外,本文也对轨道预报方法以及任务规划方法进行了详细的调研。首先,建立了本文研究所需的时空系统,并以此为基础建立了用以后续算法设计以及任务仿真的理想轨道模型及高精度轨道动力学模型。为了解决大数量任务方案的优化过程对于高速率轨道预报方法的要求,建立了基于平均轨道根数的带J2项的简化递推公式。对于最优双脉冲lambert变轨策略的求解,考虑了燃料、服务时间、天光地影约束的条件,以初始轨道运行时间、转移轨道运行时间、lambert圈次为优化变量,以时间燃料综合最优为目标进行了求解。在此之前,本文对光学服务载荷工作期间,太阳及月球的对于近地航天器的光照约束条件进行了建模分析。对于多对多在轨服务任务优化算法,本文考虑目标多可能服务需求,服务航天器具备多个服务载荷的初始条件,基于服务载荷和服务需求的匹配关系进行了任务分配,并基于先前所建立的一对一最优双脉冲lambert变轨策略,对不同的任务方案（包括任务分配、服务顺序、服务类型等）进行了带有最大可达相位筛选、相位差逆序数筛选、就近原则筛选等筛选机制的遍历寻优。最后对于在每个在轨服务任务周期末端所需要进行的相对轨道控制,设计了基于直线逼近编队向量的闭环轨道控制算法。
李奎[4]（2021）在《火星探测器返回轨道设计与优化》文中研究说明火星探测是近期深空探测领域比较热门的方向之一,我国研制的天问一号已经于今年成功发射,正不断地向火星缓缓迈进。地火转移轨道的设计以及优化问题的解决是火星探测的技术关键,在目前的发射任务当中,由于技术成熟并且实施简单,脉冲转移依然是轨道转移任务当中优先被选择的方式。由于具有质量轻,比冲较高的优势,小推力轨道转移的方式也被广泛研究。本文以航天八院深空探测任务为研究背景,主要围绕脉冲及小推力转移展开研究,具体研究内容如下:提出了改进普适变量算法求解两点边值问题,使用辅助向量求解普适变量相关参数产生奇异的问题。对一个火星周期内不同的出发和到达时刻对应的火星-地球脉冲转移所需的速度增量分布进行求解,绘制pork-chop能量等高线图确定火地脉冲转移的最优窗口时间,使得转移所需能量最小,完成脉冲轨道转移的设计。基于航天器轨道设计中成形法相关研究,采用逆5次多项式法对火星-地球转移轨道进行拟合。为便于在始末端点求解线速度以及角速度并进行后续能量指标的计算,使用了轨道根数表示轨道相关参数。针对逆5次多项式无法表示时间约束以及逆6次多项式存在大量的参数耦合问题,本文提出一种智能粒子群-逆多项式成形算法并进行了参数求解设计。针对标准粒子群算法求解收敛性不足,对粒子群算法速度更新过程引入二阶震荡环节,提高了求解效率,完成了求解逆多项式成形法参数设计。针对轨道返回器地球下降段再入问题进行轨道优化设计,采用高斯伪谱法,将轨道转移的优化问题离散成非线性的规划问题。提出以横、纵向最大航程为性能指标,设置了不同的初始条件及优化指标,然后分别进行了仿真,并对高斯伪谱法轨道优化设计进行了验证分析。
刘胜男[5]（2018）在《多对多卫星拦截的任务规划与轨道优化》文中研究说明随着航天科技的发展,人们加快了对太空的探索,作战区域也由原来的陆海空延伸到了外太空,对空间资源的争夺使得关于卫星拦截的研究越来越重要。本文针对空间态势的发展趋势,对存在拦截器情况下的多颗追击器对多颗目标航天器的拦截进行了研究,主要包括拦截过程中的任务规划与轨道优化问题,主要工作如下:针对远程脉冲拦截轨道设计,首先建立了不含摄动项的动力学方程,采用普适变量法对Lambert问题进行求解,对于任意圆锥曲线轨道均成立。然后对于含干扰动力学脉冲拦截轨道设计,在二体模型的基础上,动力学方程中增加了J2项摄动等干扰项,采用微分修正的方法,根据拦截终端约束,通过状态关系矩阵,迭代得到初始时刻速度脉冲增量所需的修正量。该方法在考虑轨道摄动的情况下可以达到较高的拦截精度。针对远程连续推力拦截轨道设计,考虑目标具有机动能力,建立了状态变量描述的含J2项摄动的两航天器的轨道运动方程。基于微分对策理论,根据边界约束条件及含时间和燃料消耗的性能指标函数推导得到双边最优时对应的鞍点解需要满足的条件,将追逃双方都机动时的卫星拦截问题转化为两点边值问题。采用遗传算法和序列二次规划算法混合优化求解得到追逃过程中两航天器的最优控制策略。该方法可以解决机动目标的拦截问题。针对多颗追击器对多颗目标的拦截,同时考虑对拦截器进行规避过程中的任务规划,建立了天基拦截系统任务规划的数学模型,按照最省燃料的原则对单/多脉冲变轨拦截路径进行了优化,对变轨特征速率、待机威胁度、准备时间、攻击威胁度等多个因素进行了模糊综合评估,基于Borda数法排序得到最佳变轨进攻方案。结合进攻收益、进攻成本、燃料消耗、目标覆盖度、毁伤度等建立了综合效能函数,基于Nash均衡理论对追击器进行了攻击目标和拦截路径分配。该方法可以在保证整体效能最优的情况下解决复杂态势下的目标分配与拦截问题,并且能够应对战损等突发状况。针对中近程拦截轨迹优化,建立了追击器与目标、追击器与拦截器的相对运动学方程及微分对策模型,将复杂的多边最优规划问题转化为对追逃反拦截过程中纳什均衡点的搜索。基于协同进化算法对空间追逃过程中的适应度函数、精英保留机制、追逃策略以及选择、交叉、变异及合作算子进行了设计,得到三方最优对抗策略。该方法可以解决两/三方对抗拦截问题。
程思源[6]（2017）在《火星探测器高精度轨道外推算法设计》文中认为随着航天技术的发展,深空探测已经成为国际上的研究热点,深空探测的水平和航天活动也成为国家综合力的标志,火星探测更是深空探测的热点。在深空探测任务时,轨道外推始终贯穿于轨道优化改进和精密定轨整个过程中,轨道外推精度直接影响着轨道优化过程和轨道定轨精度。因此提高轨道外推精度对火星探测器准确到达火星有着重大的意义。本文首先介绍了涉及火星探测任务的时间系统、坐标系系统和相关天体的星历历表,描述了探测器运动状态的经典轨道根数知识;然后分别分析了影响探测器轨道外推精度的绕地段、绕日段和绕火段的摄动力模型。其次,根据二体问题和兰伯特问题设计了火星探测器直接转移轨道,结合圆锥曲线拼接法设计了地球发射轨道,根据力学知识和开普勒定律设计了环火椭圆轨道,并通过STK软件仿真得到火星探测器轨道和位置信息,为接下来的轨道外推实验提供了仿真数据和环境。最后采用数值积分法和几何法两个方面进行轨道外推。在数值积分法轨道外推方面,鉴于数值积分法中的变步长算法不但能够提高轨道外推精度,还能减少计算量、提高计算效率的优点,本文提出了一种新的控制变步长算法——利用探测器飞行弧段与中心天体质心构成的面积控制步长,且该算法均适用于圆形轨道和椭圆轨道。在几何法轨道外推方面,本文分析了影响外推精度的因素,在研究了拟合阶数和拟合点个数对外推精度和拟合精度的规律后,针对目前几何法中普遍存在轨道外推精度受拟合阶数和拟合点个数的影响而导致外推误差非常大这样一个问题,本文对现有的切比雪夫多项式拟合法进行改进——两次迭代切比雪夫多项式。在数值积分法方面,仿真表明,本文提出的变步长算法不但提高了外推精度,而且还特别适用于深空探测和长达一个月的轨道外推;几何法方面,改进后的切比雪夫算法有效降低了拟合阶数和拟合点个数对外推精度的影响,提高了轨道外推精度,适用于无法建立精确摄动力模型和15分钟内的轨道外推。
龚轲杰[7]（2016）在《多月旁转向轨道设计方法研究》文中认为多月旁转向轨道是地月系统中一类大尺度轨道,在深空探测中有着巨大的应用价值,目前国内对这一类轨道的研究较少。本文针对探测地磁尾的多月旁转向轨道的设计方法展开研究,包括以下几个方面:首先,针对轨道设计,介绍了论文研究可能用到的坐标系及其转换关系,介绍了轨道设计理论中常用到的基于二体问题的Lambert问题和状态转移矩阵。分析了近旁转向对航天器轨道参数的影响。其次,基于圆锥曲线拼接法,求解时间约束方程得到航天器与月球相遇的时刻及每一段轨道的飞行时间,根据相遇时刻的月球位置及飞行时间,求解二体Lambert问题,得到惯性坐标系下的初始拼接轨道。再次,基于多圆锥截线法和伪状态理论,分析了多圆锥截线法的优点。研究了多圆锥截线法用于轨道初始状态修正方法,完成了伪状态理论应用于月旁转向轨道的建模,建立了限制性三体模型下的拼接轨道。最后对拼接点速度差的减小方法进行了研究,推导了拼接点速度差与各拼接点位置矢量和时间的导数关系,将其组成状态关系矩阵,以减小拼接点的速度。论文的研究内容能够为未来的深空探测轨道设计提供新的手段和方法,进一步深入开展双月旁转向轨道技术的研究具有重要的科学和工程意义。
王亚敏[8]（2015）在《深空探测低能量逃逸与捕获轨道设计研究》文中提出基于三体系统动平衡点与不变流形的低能量转移轨道在深空探测任务中的应用日益广泛。地-月系统/日-地系统L1/L2点是人类进入近地空间或者探测小行星及大行星的低能量枢纽。同时，太阳-行星组成的三体系统为行星低能量捕获提供了可能。在行星际转移轨道设计过程中，低能量特性体现在地-月系统/日-地-月系统逃逸段和太阳-行星系统捕获段，因此，基于三体/四体动力学模型对逃逸与捕获轨道特性进行研究，提出可行的轨道设计方法是低能量行星际转移轨道设计的重点。本学位论文结合国家重点基础研究发展计划（973项目）“行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究”、自然科学基金重点项目“深空探测中若干非线性动力学与控制问题”、自然科学基金青年项目“火星系统弱稳定边界与捕获轨道设计机理研究”和中国空间技术研究院项目“多任务深空探测轨道设计研究”，针对深空探测任务中的低能量逃逸与捕获轨道设计问题进行了系统的研究与分析。主要研究内容如下：针对三体系统逃逸的轨道设计问题，提出了两种逃逸方式：直接和间接逃逸。首先，基于圆形限制性三体模型，构建逃逸脉冲与双曲超速V E间的映射关系，分析两种逃逸方式的特性，获得了普适性的结论。然后，基于星历三体模型和圆锥曲线拼接，提出了多体系统中直接与间接逃逸轨道的设计方法，并以小天体探测为例，对所提方法进行了验证。最后，针对直接逃逸方式，提出了一种基于逃逸机会分层搜索的解析方法。针对四体系统逃逸轨道的设计问题，提出了四体系统内逃逸与外逃逸的概念，并针对内逃逸，提出了一种基于动平衡点附近运动的庞加莱映射图谱的单脉冲转移轨道设计方法，并以日-地-月四体系统下月球向日-地动平衡点转移为例，对转移机会的分布、脉冲与动平衡点轨道幅值的映射关系等进行了分析。针对外逃逸，分析近拱点加速逃逸的轨道参数特性与分布区域，并以日-地-月四体系统下月球-小天体转移为例，搜索得到了比三体系统逃逸所需能量更低的转移机会。针对三体系统的捕获轨道设计问题，基于该系统动平衡点的不变流形结构，提出了一种两脉冲弹道捕获轨道设计方法，有效解决了两类仅存在单次近拱点且高度不满足捕获约束要求的不变流形捕获轨道设计问题。该方法通过建立弹道捕获参数与系统Jacobi常数间的一维映射关系，来搜索可行的捕获机会。以日-火三体系统为例，通过该方法得到了低能量的捕获方案，并拓展了可能的捕获机会。针对低能量逃逸与捕获在动平衡点任务轨道设计中的问题，以月球向日-地动平衡点转移为应用背景，基于四体系统内逃逸的轨道设计方法，提出了从月球逃逸飞向日-地平衡点转移轨道的重构方法，研究并分析了逃逸脉冲与重构轨道机动的权衡选取问题；以日-地平衡点向小天体转移为应用背景，基于扰动法和主矢量理论，提出了从日-地平衡点飞向小天体的最优转移轨道设计方法，并研究发现“快转移”与“慢转移”两类轨道。针对低能量逃逸与捕获在行星际转移轨道设计中的问题，提出一种基于三体系统不变流形结构的二级搜索方法。该方法首先基于星历模型求解行星动平衡点附近周期轨道逃逸流形初始时刻与捕获流形末端时刻固定时的最优两脉冲转移问题，然后以逃逸流形初始时刻与捕获流形末端时刻为变量，得到基于逃逸与捕获流形的星际转移轨道解空间的全局特性。分别以地球-火星、地球-金星的低能量转移为例，给出了相关的转移机会，并揭示出了星际动平衡点轨道间转移机会的类周期性。
胡军,周亮[9]（2013）在《基于显式制导的月地返回轨道中途修正研究》文中研究说明月地返回轨道存在各种摄动误差,终端约束复杂,有必要对其进行中途修正研究。显式制导法通过二体轨道与精确轨道之间的差别进行多次迭代求解给定时刻所需的修正速度。文章利用显式制导法,采用月球段及地球段分段进行中途修正的策略,给出了基于分段落点预报显式制导的月地返回轨道中途修正方案。该方案无需计算雅克比矩阵,算法简单、计算快速、实用性强,能满足再入点参数要求。算例仿真与蒙特卡洛仿真验证了该方案的适用性。
周远强,郭延宁,马广富[10]（2013）在《基于改进遗传算法的地火Lambert转移轨道最佳任务窗口寻优研究》文中认为最佳任务窗口的设计与寻优,是深空探测轨道设计的首要任务;火星探测任务的首要工作是要完成对火星探测任务方案的初步轨道设计分析。针对传统能量等高线图方法遍历效率低,以及在pork-chop图的多个最低点进行选择时的主观盲目等缺点,结合均等共享和最优排挤等方法,本文提出了一种改进的遗传算法对地球-火星Lambert转移轨道的最佳任务窗口进行了寻优化研究,将轨道转移所需的总能量和转移时间的加权和作为目标函数,计算结果表明,本文所提出的方法能够快速精确地得到最佳发射窗口,具有一定的应用价值。
二、普适变量法在深空探测器轨道设计中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、普适变量法在深空探测器轨道设计中的应用（论文提纲范文）
（1）多天体交会借力飞行轨道设计与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 借力飞行技术发展历程 |
| 1.2.2 借力飞行技术国内外发展现状 |
| 1.2.3 共振轨道技术 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 轨道动力学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 轨道动力学坐标系 |
| 2.3 兰伯特问题求解 |
| 2.4 借力飞行轨道动力学模型 |
| 2.4.1 行星际转移轨道段 |
| 2.4.2 借力飞行飞越段 |
| 第3章 借力飞行轨道设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 借力飞行轨道设计 |
| 3.3 能量等高线图法 |
| 3.4 发射机会搜索 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多天体交会借力飞行轨道优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 P-r_p图 |
| 4.3 目标函数和设计约束 |
| 4.4 全局优化算法 |
| 4.4.1 遗传算法 |
| 4.4.2 差分进化算法 |
| 4.4.3 算例分析 |
| 4.5 局部优化算法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 共振轨道的设计与应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 共振轨道设计方法 |
| 5.3 算例分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）基于大/小推力的探火轨道设计与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国外火星探测任务发展现状 |
| 1.3 国内火星探测任务发展现状 |
| 1.4 轨道设计方法研究现状 |
| 1.4.1 脉冲轨道设计研究现状 |
| 1.4.2 小推力轨道设计研究现状 |
| 1.4.3 火星探测轨道设计研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 航天器轨道设计与优化基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 时空系统 |
| 2.2.1 时间系统 |
| 2.2.2 空间系统 |
| 2.3 大推力动力学模型 |
| 2.3.1 二体动力学方程 |
| 2.3.2 多体动力学方程 |
| 2.4 小推力动力学模型 |
| 2.4.1 极坐标系下的动力学方程 |
| 2.4.2 密切轨道要素描述的动力学方程 |
| 2.4.3 春分点轨道要素描述的动力学方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 大推力轨道设计与优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 兰伯特问题 |
| 3.3 发射窗口的搜索 |
| 3.4 地球逃逸轨道的设计 |
| 3.5 火星捕获段轨道的设计 |
| 3.6 基于B平面参数的精确轨道设计 |
| 3.7 仿真分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 基于形状法的小推力轨道设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于逆六次多项式的小推力轨道设计 |
| 4.2.1 逆六次多项式 |
| 4.2.2 逆六次多项式系数的求解 |
| 4.2.3 仿真分析 |
| 4.3 基于傅立叶级数的小推力轨道设计 |
| 4.3.1 性能指标 |
| 4.3.2 约束条件 |
| 4.3.3 初始猜测 |
| 4.3.4 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于伪谱法的小推力轨道设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 伪谱法求解轨迹优化问题 |
| 5.3 动力学模型的建立 |
| 5.4 仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）高轨航天器多对多在轨服务任务优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 高轨航天器研究现状 |
| 1.2.2 多对多在轨任务规划研究现状 |
| 1.2.3 轨道动力学模型及轨道预报方法 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 航天器轨道运动建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间系统及时间系统 |
| 2.2.1 坐标系与坐标转换 |
| 2.2.2 时间系统 |
| 2.3 轨道运动 |
| 2.3.1 二体运动 |
| 2.3.2 轨道根数 |
| 2.3.3 轨道摄动 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 面向在轨服务任务的远距离轨道转移策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 常用脉冲变轨策略 |
| 3.2.1 霍曼转移 |
| 3.2.2 Lambert转移 |
| 3.2.3 根数制导转移 |
| 3.3 简化J2模型轨道外推方法 |
| 3.4 考虑交会点光照条件的转移策略优化 |
| 3.4.1 交会点光照条件约束建模 |
| 3.4.2 共面转移策略优化问题描述 |
| 3.4.3 优化结果与仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于筛选的多对多任务优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多对多服务任务描述与建模 |
| 4.2.1 任务描述 |
| 4.2.2 任务建模 |
| 4.3 任务方案筛选机制设计 |
| 4.3.1 基于可达服务相位差的筛选机制设计 |
| 4.3.2 基于相位逆序数的筛选机制设计 |
| 4.3.3 基于就近原则的筛选机制 |
| 4.4 仿真结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 航天器近距离相对轨道控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非线性相对轨道动力学方程 |
| 5.3 编队向量设计 |
| 5.4 闭环轨道控制算法设计 |
| 5.5 仿真结果与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（4）火星探测器返回轨道设计与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 国内外火星探测任务 |
| 1.2.2 脉冲转移轨道 |
| 1.2.3 小推力转移轨道 |
| 1.2.4 发射窗口时间求解 |
| 1.2.5 火星-地球转移轨道设计 |
| 1.2.6 转移轨道优化方法 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 轨道设计理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 时间系统和坐标系 |
| 2.3 二体问题 |
| 2.3.1 二体问题相对运动方程 |
| 2.3.2 角动量守恒 |
| 2.3.3 二体轨道几何方程 |
| 2.3.4 椭圆轨道上位置与时间的关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 火地脉冲转移Lambert问题求解方法设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 普适变量法求解Lambert问题 |
| 3.3 普适变量方法的奇异性分析 |
| 3.4 使用牛顿迭代法改进 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 逆多次成形法轨道设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 指数正弦法 |
| 4.3 逆多项式成形法 |
| 4.3.1 方法描述 |
| 4.3.2 具体求解 |
| 4.3.3 优化指标选取 |
| 4.4 搜寻最优参数算法设计 |
| 4.4.1 算法设计分析 |
| 4.4.2 标准粒子群算法的局限性 |
| 4.5 改进粒子群算法 |
| 4.6 仿真分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 再入地球轨道设计与优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 伪谱法使用 |
| 5.3 近地端轨迹优化问题的描述 |
| 5.4 仿真分析 |
| 5.4.1 横向飞行距离最大的轨迹优化 |
| 5.4.2 纵向飞行距离最大的轨迹优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）多对多卫星拦截的任务规划与轨道优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题背景及研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 反卫星武器研究现状 |
| 1.3.2 分布式任务规划研究现状 |
| 1.3.3 机动目标拦截方法研究现状 |
| 1.3.4 国内外文献综述 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于微分修正的脉冲拦截轨道设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 远程脉冲拦截动力学模型 |
| 2.3 普适变量法求解Lambert问题 |
| 2.4 含干扰动力学脉冲拦截轨道设计 |
| 2.5 仿真结果与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于微分博弈的连续推力拦截轨道设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 状态变量与轨道六根数之间的转换 |
| 3.3 含J_2项的航天器轨道运动方程 |
| 3.4 零和微分对策问题 |
| 3.5 微分对策的鞍点解 |
| 3.6 混合优化法求解最优拦截轨道 |
| 3.7 仿真结果与分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 基于Nash均衡的分布式任务规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 任务规划的数学模型 |
| 4.3 进攻路径优化 |
| 4.3.1 单脉冲Lambert变轨 |
| 4.3.2 多脉冲分解变轨 |
| 4.4 基于模糊综合评估的轨道规划 |
| 4.5 基于Nash均衡的分布式协同任务规划 |
| 4.6 仿真结果与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于协同进化算法的拦截轨迹优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相对运动学方程 |
| 5.3 微分对策模型 |
| 5.4 基于协同进化算法的空间追逃设计 |
| 5.4.1 适应度函数 |
| 5.4.2 精英保留机制 |
| 5.4.3 追逃反拦截策略 |
| 5.5 协同进化算法的算子设计 |
| 5.5.1 基于轮盘赌的选择算子 |
| 5.5.2 基于个体差异度的交叉算子 |
| 5.5.3 变异算子 |
| 5.5.4 合作算子 |
| 5.6 协同进化算法求解流程 |
| 5.7 仿真结果与分析 |
| 5.7.1 追击器与目标共面二维追逃 |
| 5.7.2 追击器与目标异面三维追逃 |
| 5.7.3 PED三维空间追逃反拦截 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）火星探测器高精度轨道外推算法设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.1.1 火星探测的背景 |
| 1.1.2 火星探测的意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容与贡献 |
| 1.4 本文结构安排 |
| 第二章 火星探测器轨道理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 时间系统 |
| 2.3 坐标系系统 |
| 2.3.1 各坐标系系统 |
| 2.3.2 各坐标系之间的转换关系 |
| 2.4 太阳系内部分天体的历表 |
| 2.5 摄动力分析 |
| 2.5.1 绕地段摄动力模型分析 |
| 2.5.2 绕日段摄动力模型分析 |
| 2.5.3 绕火段摄动力模型分析 |
| 2.6 经典轨道根数 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 火星探测器轨道设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 两点边值问题 |
| 3.2.1 二体问题 |
| 3.2.2 Lambert问题 |
| 3.3 基于兰伯特问题的轨道设计 |
| 3.4 实验仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 数值积分法中变步长算法的外推改进 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值积分法的研究 |
| 4.2.1 数值积分法外推思想 |
| 4.2.2 RKF法 |
| 4.2.3 Adams-Cowell法 |
| 4.2.4 精度评判公式 |
| 4.3 改进变步长算法—利用积分面积控制步长 |
| 4.4 基于改进变步长算法的外推算法设计 |
| 4.5 数值仿真 |
| 4.5.1 改进变步长RK7（8）法的外推精度分析 |
| 4.5.2 改进变步长Adams-Cowell法的外推精度分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于切比雪夫算法的外推改进 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 几何法外推的研究 |
| 5.2.1 多项式拟合法 |
| 5.2.2 误差来源分析 |
| 5.2.3 精度评判公式 |
| 5.3 改进切比雪夫外推算法设计 |
| 5.3.1 现有切比雪夫外推算法设计 |
| 5.3.2 改进切比雪夫外推算法设计 |
| 5.4 数值仿真 |
| 5.4.1 三种拟合法的外推精度与拟合精度比较 |
| 5.4.2 拟合点个数与拟合精度的关系 |
| 5.4.3 拟合点个数和拟合阶数与外推精度的关系 |
| 5.4.4 改进切比雪夫外推法的精度比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）多月旁转向轨道设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 多月旁转向轨道的发展与应用现状 |
| 1.2.1 多月旁转向技术的发展历史 |
| 1.2.2 多月旁转向轨道典型任务分析 |
| 1.3 多月旁转向轨道的研究现状与意义 |
| 1.3.1 多月旁转向轨道的研究现状 |
| 1.3.2 多月旁转向轨道的研究意义 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 1.5 本文的研究思路和主要内容安排 |
| 第二章 多月旁转向轨道设计建模基础 |
| 2.1 常用的坐标系与坐标变换 |
| 2.1.1 本文轨道设计中常用的坐标系 |
| 2.1.2 坐标系的用途与变换 |
| 2.2 二体问题基础知识 |
| 2.2.1 二体运动模型与状态转移矩阵 |
| 2.2.2 圆锥曲线拼接法与Lambert问题 |
| 2.3 近旁转向轨道的力学原理 |
| 2.3.1 近旁转向(借力飞行)基本原理 |
| 2.3.2 各天体近旁转向能力比较 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 时间约束方程与二体拼接轨道 |
| 3.1 相遇模型的分析与求解 |
| 3.1.1 航天器与月球相遇的约束条件 |
| 3.1.2 时间约束方程的求解 |
| 3.1.3 时间约束方程的求解结果 |
| 3.2 多月旁转向轨道的拼接 |
| 3.2.1 二体Lambert问题的解 |
| 3.2.2 多月旁转向拼接轨道在三种坐标系的轨迹 |
| 3.3 多月旁转向轨道的新拼接点确定 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 轨道的多圆锥截线分析 |
| 4.1 多圆锥截线分析方法 |
| 4.1.1 多圆锥截线法的计算方法和步骤 |
| 4.1.2 多圆锥截线法的状态状态转移矩阵 |
| 4.1.3 多圆锥截线法效果验证 |
| 4.2 伪状态理论 |
| 4.2.1 伪状态理论的算法步骤 |
| 4.2.2 伪状态理论在飞越月球过程的三体Lambert问题中的应用 |
| 4.3 多圆锥截线算法与伪状态理论在多月旁转向轨道设计中的应用 |
| 4.3.1 多圆锥截线分析与伪状态分析的应用 |
| 4.3.2 迭代算法 |
| 4.3.3 多圆锥截线法分析计算结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 拼接点速度差的减小方法研究 |
| 5.1 拼接点速度差的定义 |
| 5.2 拼接点状态关系矩阵的推导 |
| 5.2.1 拼接点速度差对位置的偏导数 |
| 5.2.2 拼接点速度差对时间的偏导数 |
| 5.2.3 速度差减小方法 |
| 5.3 速度差减小的计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）深空探测低能量逃逸与捕获轨道设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 三体问题轨道设计方法概述 |
| 1.2.2 多体系统逃逸轨道设计研究进展 |
| 1.2.3 多体系统捕获轨道设计研究进展 |
| 1.3 论文的研究思路与内容 |
| 1.3.1 论文的研究思路 |
| 1.3.2 论文的主要研究内容 |
| 第二章 基于三体系统逃逸的轨道设计方法研究 |
| 2.1 基于平面圆型限制性三体问题的逃逸轨道 |
| 2.1.1 直接逃逸与间接逃逸的定义 |
| 2.1.2 两类逃逸轨道的特性 |
| 2.2 基于星历三体模型逃逸的轨道设计方法 |
| 2.2.1 直接逃逸的转移轨道设计方法 |
| 2.2.2 间接逃逸的转移轨道设计方法 |
| 2.2.3 基于三体系统逃逸的轨道设计方法在小天体探测中的应用 |
| 2.3 基于解析方法的三体系统逃逸轨道设计 |
| 2.3.1 三体系统逃逸机会的分层搜索 |
| 2.3.2 精确星历模型逃逸轨道渐近修正 |
| 2.3.3 基于解析法的逃逸轨道设计方法在小天体探测中的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于四体系统逃逸的轨道设计方法研究 |
| 3.1 基于四体系统逃逸的轨道设计方法 |
| 3.1.1 四体系统内逃逸的轨道设计方法 |
| 3.1.2 四体系统外逃逸的轨道设计方法 |
| 3.2 基于四体系统内逃逸的动平衡点任务轨道设计 |
| 3.2.1 切向脉冲逃逸的平衡点转移轨道设计 |
| 3.2.2 非切向逃逸脉冲的平衡点转移轨道设计 |
| 3.3 基于四体系统外逃逸的小天体探测轨道设计 |
| 3.3.1 基于四体系统外逃逸探测小天体的参数范围选择 |
| 3.3.2 基于四体系统外逃逸探测小天体的最优转移轨道设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于三体系统捕获的轨道设计方法研究 |
| 4.1 基于三体系统不变流形捕获的轨道设计方法 |
| 4.1.1 稳定流形近拱点高度与捕获速度的映射关系 |
| 4.1.2 三体系统周期轨道近拱点高度搜索 |
| 4.2 基于三体系统弹道捕获的轨道设计方法 |
| 4.2.1 三体系统弹道捕获的表征 |
| 4.2.2 三体系统弹道捕获轨道设计的降维方法 |
| 4.2.3 弹道捕获在火星周期轨道捕获中的应用 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 低能量逃逸与捕获轨道在动平衡点探测中的应用 |
| 5.1 四体系统内逃逸轨道设计方法在动平衡点轨道重构中的应用 |
| 5.1.1 四体系统中的动平衡点轨道重构方法 |
| 5.1.2 速度偏差幅值对轨道重构的影响 |
| 5.1.3 速度偏差方向对轨道重构的影响 |
| 5.2 基于日-地系统低能量逃逸的小行星探测轨道设计研究 |
| 5.2.1 日-地系统低能量逃逸与扰动法 |
| 5.2.2 日-地系统低能量逃逸的最优转移轨道设计方法 |
| 5.2.3 基于日-地系统逃逸的小行星最优转移轨道设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 低能量逃逸与捕获轨道在行星探测中的应用研究 |
| 6.1 行星探测的低能量逃逸与捕获轨道 |
| 6.1.1 低能量逃逸与捕获轨道的不变流形分支选择 |
| 6.1.2 基于低能量逃逸与捕获轨道的星际转移机会搜索方法 |
| 6.2 基于低能量逃逸与捕获的地球-金星转移轨道设计 |
| 6.3 基于低能量逃逸与捕获的地球-火星转移轨道设计 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）基于显式制导的月地返回轨道中途修正研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 基于显式制导的月地返回轨道中途修正 |
| 2.1 数学模型 |
| 2.2 基于落点预报的显式制导法 |
| 2.3 基于分段落点预报显式制导的月地返回轨道中途修正方案 |
| 3 仿真分析 |
| 3.1 算例仿真 |
| 3.2 蒙特卡洛仿真 |
| 4 结束语 |
四、普适变量法在深空探测器轨道设计中的应用（论文参考文献）
- [1]多天体交会借力飞行轨道设计与优化[D]. 韩陆杰. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]基于大/小推力的探火轨道设计与优化[D]. 张彦鑫. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]高轨航天器多对多在轨服务任务优化[D]. 邓宇辰. 哈尔滨工业大学, 2021
- [4]火星探测器返回轨道设计与优化[D]. 李奎. 哈尔滨工业大学, 2021
- [5]多对多卫星拦截的任务规划与轨道优化[D]. 刘胜男. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [6]火星探测器高精度轨道外推算法设计[D]. 程思源. 电子科技大学, 2017(02)
- [7]多月旁转向轨道设计方法研究[D]. 龚轲杰. 国防科学技术大学, 2016(01)
- [8]深空探测低能量逃逸与捕获轨道设计研究[D]. 王亚敏. 北京理工大学, 2015(07)
- [9]基于显式制导的月地返回轨道中途修正研究[J]. 胡军,周亮. 中国空间科学技术, 2013(05)
- [10]基于改进遗传算法的地火Lambert转移轨道最佳任务窗口寻优研究[A]. 周远强,郭延宁,马广富. 中国宇航学会深空探测技术专业委员会第十届学术年会论文集, 2013