一种从动平衡点轨道出发飞越小天体的目标选择方法技术

本发明专利技术涉及一种飞越小天体的目标选择方法，尤其涉及一种从动平衡点轨道出发飞越小天体的目标选择方法,属于航空航天技术领域。首先，根据时间约束和测控通信距离约束进行飞越目标的初选；然后，再根据小天体的物理特性和探测器飞越成像约束对目标进行进一步筛选；最后，根据探测器所能提供的速度增量约束，选择出备选目标。本发明专利技术方法通过任务时间与测控通信距离约束、小天体物理特性和探测器飞越成像约束对小天体星库的目标进行分层逐步筛选，最后进行速度增量的估算，给出备选目标，能够实现快速选择，具有计算量小、效率高等优点和效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种飞越小天体的目标选择方法，尤其涉及，属于航空航天

技术介绍
目标选择是小天体探测任务设计的关键环节。在已发展的深空探测目标选择方法中，在先技术[I](参见 LauC.0，HulkowerN.D.AccessibiIityofnear-earth asteroids, JournalofGuidance, ControlandDynamics, 1987, 10:225-232)提出基于全局最优两脉冲的目标可接近性评估与选择方法，即通过求解地球与目标天体之间的最优两脉冲转移所需的速度增量大小来评估目标天体的可接近性，进而根据任务总的速度增量约束选取可探测的目标。该方法需要求解目标星库中每一颗目标星的全局最优两脉冲转移的情况，逐一穷举，然后对比速度增量的大小，选择出满足探测任务速度增量要求的目标星。该方法计算量大、计算效率低，本质属于穷举法。在先技术[2](参见Perozzi, E.，Rossi, A.，Valsecchi, G.B.Basictargeting strategies for rendezvous and flyby missions to the near-earthasteroids.Planetary and Space Science, 2001，49(I):3-22 和 Dong Q., PingyuanC.,Hutao, C., Target Selection and Accessibility for Rendezvous with Near-EarthAsteroid Mission, Earth, Moon and Planets, 2007, 100 (3-4): 137-156)提出考虑科学价值和探测可实现性(主要考虑速度增量)的目标选取策略。首先通过影响目标探测科学价值的主要因素对目标进行筛选，然后，对剩余目标采用霍曼转移、借力飞行等策略进行交会或共振飞越的可行性进行评估，最后给出目标选择的序列。该方法将探测目标的科学价值引入目标选择的范畴，丰富了目标选择的内涵，但由于科学价值的定义与约束具有多样性，这给目标选择范围的界定带来困难。
技术实现思路
本专利技术以动平衡点轨道为出发点，克服已有飞越小天体任务目标选择方法计算效率低、目标选择范围界定困难的问题，提出。，是通过下述技术方案实现的:首先，根据时间约束和测控通信距离约束进行飞越目标的初选；然后，再根据小天体的物理特性和探测器飞越成像约束对目标进行进一步筛选；最后，根据探测器所能提供的速度增量约束，选择出备选目标。具体步骤为:步骤一、由任务时间约束和测控通信距离约束进行飞越小天体的初选。根据测控通信距离，从小天体星库中筛选出满足约束的飞越小天体群落；然后根据所选群落中飞越小天体的星历和轨道动力学模型，递推出飞越小天体在任务时间区间内与地球距离的变化；再由测控通信距离的约束，初步筛选出满足任务时间约束和测控通信距离约束的多个飞越小天体。步骤二、由小天体物理特性和探测器飞越成像约束对步骤一得到的飞越小天体进行第二次筛选。根据小天体是否有编号，对步骤一选出的飞越小天体进行筛选。若有编号，表明该目标的轨道根数已经确定，则保留该目标；若没有编号，则表明该目标还需要进行再次观测确认，则剔除该目标；再根据飞越小天体的绝对星等、反照率和直径及探测器飞越任务对成像目标大小的约束，对保留的有编号的飞越小天体进行筛选。所述编号为国际天文联合会批准确定的永久编号。步骤三、由探测器所能提供的速度增量约束对步骤二得到的飞越小天体进行第三次筛选。从动平衡点轨道出发，采用二级微分修正法求解得到步骤二中所选出飞越小天体需要的速度增量，若该速度增量满足探测器所能提供速度增量的约束，则该飞越小天体能作为从动平衡点轨道出发飞越小天体任务的备选目标。有益效果本专利技术方法通过任务时间与测控通信距离约束、小天体物理特性和探测器飞越成像约束对小天体星库的目标进行分层逐步筛选，最后进行速度增量的估算，给出备选目标。对比已有技术，能够实现快速选择，具有计算量小、效率高等优点和效果。附图说明图1为本专利技术的从动平衡点轨道出发飞越小天体的目标选择方法流程图。具体实施方式 下面结合附图对本专利技术方法的实施方式做详细说明。本实施例中，从动平衡点轨道出发飞越小天体的时间为2012年11月至2013年3月；飞越时测控通信距离约束为1000万千米；小行星的星历采用美国JPL公布的观测定轨星历；探测器成像要求小行星直径大于I千米；目标星库47万颗；探测器所能提供的速度增量为100m/s ;动平衡点轨道为日地L2点Lissajous轨道该轨道，其x向和z向幅值分别假设为29万和39万km。，其基本流程如图1所示，本实施例的具体步骤包括:步骤一、由任务时间约束和测控通信距离约束进行飞越小天体的初选。根据测控通信距离小于1000万千米，首先选择出近地小行星群落，目标有9440颗(其中Aten型有742颗,Amor型有3569颗，Apollo型有5117颗，Atira型有12颗)。任务时间约束2012年11月至2013年3月，距离约束1000万千米，小行星的星历采用美国JPL公布的观测定轨星历。轨道递推的动力学模型为: ■./> Ji1 (^ ) _/ % \—■—〉' jJ.■—τ ^—τ /=1,…,11ClJ 广，TT U; d,其中，为积分过程中飞越小天体的位置矢量，1^为积分过程中摄动天体的位置矢量，由DE405行星星历得到，摄动天体主要考虑八大行星、月球、冥王星及谷神星。递推算法选择龙格库塔78法。递推后满足时间约束和测控距离约束的目标有20颗，如表I所示。表1递推后满足测控通信距离约束和时间约束的目标(1000万千米=0.0668AU，AU为天文单位)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从动平衡点轨道出发飞越小天体的目标选择方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一、由任务时间约束和测控通信距离约束进行飞越小天体的初选；根据测控通信距离，从小天体星库中筛选出满足约束的飞越小天体群落；然后根据所选群落中飞越小天体的星历和轨道动力学模型，递推出飞越小天体在任务时间区间内与地球距离的变化；再由测控通信距离的约束，初步筛选出满足任务时间约束和测控通信距离约束的多个飞越小天体；步骤二、由小天体物理特性和探测器飞越成像约束对步骤一得到的飞越小天体进行第二次筛选；根据小天体是否有编号，对步骤一选出的飞越小天体进行筛选；若有编号，表明该目标的轨道根数已经确定，则保留该目标；若没有编号，则表明该目标还需要进行再次观测确认，则剔除该目标；再根据飞越小天体的绝对星等、反照率和直径及探测器飞越任务对成像目标大小的约束，对保留的有编号的飞越小天体进行筛选；步骤三、由探测器所能提供的速度增量约束对步骤二得到的飞越小天体进行第三次筛选；从动平衡点轨道出发，采用二级微分修正法求解得到步骤二中所选出飞越小天体需要的速度增量，若该速度增量满足探测器所能提供速度增量的约束，则该飞越小天体能作为从动平衡点轨道出发飞越小天体任务的备选目标。...

【技术特征摘要】
1.一种从动平衡点轨道出发飞越小天体的目标选择方法，其特征在于:具体包括如下步骤: 步骤一、由任务时间约束和测控通信距离约束进行飞越小天体的初选； 根据测控通信距离，从小天体星库中筛选出满足约束的飞越小天体群落；然后根据所选群落中飞越小天体的星历和轨道动力学模型，递推出飞越小天体在任务时间区间内与地球距离的变化；再由测控通信距离的约束，初步筛选出满足任务时间约束和测控通信距离约束的多个飞越小天体； 步骤二、由小天体物理特性和探测器飞越成像约束对步骤一得到的飞越小天体进行第二次筛选； 根据小天体是否有编号，对步骤一选出的飞越小天体进行筛选；若有编号，表明该目标的轨道根数已经确定，则保...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔栋，崔平远，尚海滨，朱圣英，徐瑞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：