地月平动点轨道应用与研究进展 被引量：12

1

作者 刘磊 陈明 +2 位作者 张哲 刘勇 马传令 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期849-860,共12页

面向未来月球和深空探测任务的需求,调研了地月平动点应用与研究的国内外现状与进展,着重分析了近年来的研究方向、研究内容、技术方法与特点,提出了面向未来月球和深空探测任务的地月平动点应用构想,梳理总结了需解决的相应关键技术,... 面向未来月球和深空探测任务的需求,调研了地月平动点应用与研究的国内外现状与进展,着重分析了近年来的研究方向、研究内容、技术方法与特点,提出了面向未来月球和深空探测任务的地月平动点应用构想,梳理总结了需解决的相应关键技术,可为未来平动点相关研究与应用提供有益借鉴,以及为我国后续月球和深空探测任务的规划与论证提供参考。 展开更多

关键词 平动点 平动点轨道 三体动力学 月球探测 深空探测

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基于平动点轨道的绳系卫星编队重构仿真 被引量：4

2

作者 赵军 蔡志勤 齐朝晖 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2805-2811,共7页

针对位于日地系统共线平动点附近三维周期轨道上的旋转绳系卫星编队,利用数值仿真研究其重构阶段的动力学稳定性问题。编队系统为一个母卫星和n个子卫星通过长度可变系绳连接的轮辐状结构,基于Hill限制性三体问题建立姿态与轨道耦合的... 针对位于日地系统共线平动点附近三维周期轨道上的旋转绳系卫星编队,利用数值仿真研究其重构阶段的动力学稳定性问题。编队系统为一个母卫星和n个子卫星通过长度可变系绳连接的轮辐状结构,基于Hill限制性三体问题建立姿态与轨道耦合的动力学模型,分别针对留位以及包含展开和回收的编队重构阶段,利用非线性数值仿真研究其姿态稳定性。研究表明系统留位姿态稳定,展开不稳定,回收稳定,较小的母卫星轨道高度及绳长变化速度更有利于姿态稳定。 展开更多

关键词 平动点轨道 绳系卫星编队 展开/回收 姿态稳定性 数值仿真

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速度信息缺失的平动点轨道交会预设性能控制 被引量：2

3

作者 郑丹丹 罗建军 +1 位作者 殷泽阳 袁建平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期508-517,共10页

以平动点轨道的交会对接为研究背景,基于高阶积分链微分器和预设性能控制理论提出了一种仅需相对位置信息的平动点轨道近程交会控制律。首先利用高阶积分链微分器估计两航天器的相对速度状态,并设计预设性能控制器使得两航天器的相对运... 以平动点轨道的交会对接为研究背景,基于高阶积分链微分器和预设性能控制理论提出了一种仅需相对位置信息的平动点轨道近程交会控制律。首先利用高阶积分链微分器估计两航天器的相对速度状态,并设计预设性能控制器使得两航天器的相对运动状态在预设的边界内渐近收敛到期望状态。然后利用李雅普诺夫函数证明相对运动状态存在扰动时控制器的稳定性。该方法为闭环控制,且与模型无关,容易在线操作。仿真结果表明,在平动点轨道航天器存在未知扰动以及导航制导等不确定的情况下,利用所提交会控制律能够实现追踪航天器与目标航天器交会任务的高精度实时控制,具有较强鲁棒性。 展开更多

关键词 圆型限制性三体问题 平动点轨道 高阶积分链微分器 低复杂度预设性能控制

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平动点轨道演化性质分析和应用研究

4

作者 程潏 袁建平 罗建军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期763-771,共9页

三体问题中,轨道的受力和运动规律非常复杂.对于特定的任务,如何选择轨道的初始解是一大难题.针对平面三体问题,利用近拱点庞加莱映射,对平动点顺行轨道和逆行轨道的长期和短期演化性质进行分析.根据轨道的初始状态将其分为逃逸轨道和... 三体问题中,轨道的受力和运动规律非常复杂.对于特定的任务,如何选择轨道的初始解是一大难题.针对平面三体问题,利用近拱点庞加莱映射,对平动点顺行轨道和逆行轨道的长期和短期演化性质进行分析.根据轨道的初始状态将其分为逃逸轨道和捕获轨道.对于逃逸轨道,给出了同宿轨道和异宿轨道的设计方法,并利用两级微分修正法消除了拼接点处的位置不连续问题.对于捕获轨道,得到了几类典型的周期和准周期轨道.对逆行轨道的演化性质进行分析时发现,逆行轨道通常为准周期轨道,比顺行轨道更加稳定.利用近拱点庞加莱映射可以快速确定不同类型轨道对应的初始状态,为特定任务需求下的轨道设计提供了一种快速而有效的选择方案. 展开更多

关键词 近拱点庞加莱映射 平动点轨道 逃逸轨道 捕获轨道 两级微分修正法

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空间物体观测平动点轨道自主导航方法

5

作者 梁菲 王奕迪 郑伟 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第2期109-116,共8页

针对地月平动点轨道航天器自主导航问题,提出一种基于空间物体观测的自主导航方法,空间物体是指运行在近地轨道的已编目目标。该方法利用航天器携带的星敏感器,测量北斗卫星相对于航天器的角信息,进而估计出最优的位置和速度。首先对星... 针对地月平动点轨道航天器自主导航问题,提出一种基于空间物体观测的自主导航方法,空间物体是指运行在近地轨道的已编目目标。该方法利用航天器携带的星敏感器,测量北斗卫星相对于航天器的角信息,进而估计出最优的位置和速度。首先对星敏感器视场、地球遮挡和太阳干扰约束进行分析,筛选了可供观测使用的北斗卫星。然后利用Fisher信息矩阵对系统进行可观性分析,在初选结果的基础上选出最优观测目标。最后,以运行在地月平动点轨道的航天器为例进行仿真。仿真结果表明,在仿真时长为20h的情况下,其定位精度可收敛至1km以下。 展开更多

关键词 地月平动点轨道 航天器自主导航 空间物体 Fisher信息矩阵

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地月平动点小推力多目标交会任务设计与分析

6

作者 宋亮俊 杜崇瑞 +2 位作者 王亚敏 岳晓奎 代洪华 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期568-579,共12页

针对未来地月空间中平动点周期轨道上的多航天器在轨服务需求,首次探讨了平动点附近的小推力多目标交会问题。首先,建立了多目标交会的混合整数规划模型。其次,给出了周期轨道上小推力航天器交会轨迹的求解流程,并提出了一种基于截断策... 针对未来地月空间中平动点周期轨道上的多航天器在轨服务需求,首次探讨了平动点附近的小推力多目标交会问题。首先,建立了多目标交会的混合整数规划模型。其次,给出了周期轨道上小推力航天器交会轨迹的求解流程,并提出了一种基于截断策略的平动点交会轨迹数据库生成方法;在该方法的基础上,结合改进蚁群算法(ACO)和遗传算法(GA)分两阶段优化,获得最优的交会序列和交会时间。最后,将上述方法应用于对称南北Halo轨道上均匀分布的多颗卫星交会任务的算例仿真。研究结果不仅表明截断策略能够在保证求解结果最优性的前提下降低数据库体量和生成耗时,还揭示了交会优先级与目标相位差之间关系,为未来平动点航天器的在轨服务规划及在轨组装等任务提供技术支撑。 展开更多

关键词 多目标交会 圆型限制性三体模型(CRTBP) 地月空间 地月平动点轨道 小推力

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地月历表误差对共线平动点周期轨道的误差影响分析

7

作者 方柳 任红飞 吴富梅 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2024年第4期354-359,共6页

基于圆形限制性三体问题下地月平动点的3阶轨道解析解,分析不同初值条件下的轨道演化特性,并基于误差传播理论研究地月历表误差对地月共线平动点周期轨道在不同初值及初值误差时的影响。结果表明:1)轨道误差与地月历表误差在同一个量级... 基于圆形限制性三体问题下地月平动点的3阶轨道解析解,分析不同初值条件下的轨道演化特性,并基于误差传播理论研究地月历表误差对地月共线平动点周期轨道在不同初值及初值误差时的影响。结果表明:1)轨道误差与地月历表误差在同一个量级,当地月历表误差均值不为0时,其峰值大约为地月历表误差的2.5倍,轨道误差随时间变化的无量纲周期约为轨道无量纲周期的0.5倍;2)在同一条轨道的不同位置,地月历表误差影响存在较大差异,平面Lyapunov轨道、Halo轨道和垂直Lyapunov轨道误差的峰值点分别位于或接近X向最大值与最小值处、Z向最大值与最小值处和z=0处。 展开更多

关键词 地月平动点 地月平动点轨道 深空探测 圆形限制性三体问题 行星历表

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共线平动点中心流形上的轨道转移问题

8

作者 杨富涛 张汉清 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期556-569,共14页

圆形限制性三体问题共线平动点附近的平动点轨道由于其独特的动力学特性,在深空探测任务中有着重要价值,这些轨道间的轨道转移问题值得进行系统性研究.针对平动点轨道的计算与延拓,提出了一种基于数值的系统性计算平动点轨道的方法以及... 圆形限制性三体问题共线平动点附近的平动点轨道由于其独特的动力学特性,在深空探测任务中有着重要价值,这些轨道间的轨道转移问题值得进行系统性研究.针对平动点轨道的计算与延拓,提出了一种基于数值的系统性计算平动点轨道的方法以及状态伴随法的轨道稳定维持策略.在此基础上,通过对大量平动点轨道不变流形以及平动点相空间中心流形的研究,设计了一套通过脉冲机动实现平动点轨道间轨道转移的系统性解决方案.该方法充分利用平动点动力学特性,在仿真验证中证实了方案的有效性,为平动点轨道转移研究提供了新的思路. 展开更多

关键词 圆形限制性三体问题 平动点轨道 轨道转移 庞加莱截面

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搭载平动点中继星的载人自由返回探月轨道设计与优化 被引量：2

9

作者 路毅 李恒年 +3 位作者 韩雷 王军 曹璐 张建辉 《载人航天》 CSCD 2017年第3期320-326,共7页

针对意义重大但目前尚无成功先例的月球背面载人登月任务,通过建立地惯系三体动力学模型,采用微分修正法迭代计算,设计了未来载人登月任务的候选自由返回轨道;通过建立旋转系三体动力学模型,利用"类Halo轨道截面"法,得到了从... 针对意义重大但目前尚无成功先例的月球背面载人登月任务,通过建立地惯系三体动力学模型,采用微分修正法迭代计算,设计了未来载人登月任务的候选自由返回轨道;通过建立旋转系三体动力学模型,利用"类Halo轨道截面"法,得到了从自由返回轨道以最低能耗转移到L2点halo轨道的拼接轨道。仿真计算结果显示所优化设计的搭载中继星的载人自由返回探月轨道既能满足任务安全要求,又能以最小能耗布设中继星座并提供中继任务支持。设计方法和结果可对未来月球背面载人着陆探测任务安全轨道设计和月球中继星座的设计方面提供参考。 展开更多

关键词 月球背面 载人登月 轨道优化 平动点轨道 不变流形

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日地平动点编队飞行自抗扰轨道维持控制 被引量：4

10

作者 姜春生 王永 +1 位作者 李恒年 楼张鹏 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2017年第1期49-54,60,共7页

对日地平动点附近的航天器编队控制问题进行研究,为解决基于局部线性化模型设计轨道保持控制器时存在的控制精度不高、模型精确性过度依赖等问题,提出基于圆型限制性三体问题的日-地/月系统L_2点附近主从式航天器编队飞行的相对位置控... 对日地平动点附近的航天器编队控制问题进行研究,为解决基于局部线性化模型设计轨道保持控制器时存在的控制精度不高、模型精确性过度依赖等问题,提出基于圆型限制性三体问题的日-地/月系统L_2点附近主从式航天器编队飞行的相对位置控制问题的解决方法.将主航天器设定在Halo轨道上,从航天器利用自抗扰控制方法控制在主航天器周围,编队系统内的未知动力学和外部扰动由扩张状态观测器获得,并利用非线性误差反馈对其进行补偿.数值仿真结果显示采用0.1μN到10 m N的控制力即可使航天器相对位置误差控制在位置精度要求范围内,同时在存在未知干扰的情况下该方法依然具有很好的鲁棒性,从而验证优越性. 展开更多

关键词 航天器编队飞行 主从编队 圆型限制性三体问题 平动点轨道 自抗扰控制

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一种适用于平动点周期轨道初值计算的简化路径搜索修正法 被引量：2

11

作者 熊瑶 袁洪 +2 位作者 杨新 张扬 甘庆波 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期102-108,共7页

在限制性三体问题中,路径搜索修正法是一种基于平动点周期轨道垂直穿越Poincare截面的几何对称性计算平面及空间平动点周期轨道近似初值的方法.采用路径搜索修正法的一种简化形式,在圆形限制性三体模型中,对地月系中几种典型的平面及空... 在限制性三体问题中,路径搜索修正法是一种基于平动点周期轨道垂直穿越Poincare截面的几何对称性计算平面及空间平动点周期轨道近似初值的方法.采用路径搜索修正法的一种简化形式,在圆形限制性三体模型中,对地月系中几种典型的平面及空间周期轨道近似初值进行了计算.结果表明,该简化方法得到的周期轨道近似初值不唯一,由近似初值经微分修正得到的精确结果中通常同时存在Halo轨道和大幅值逆行轨道(DRO).进一步分析表明,在某些临界初值下,精确结果中Halo轨道将消失,同时可能出现平面Lyapunov轨道及Vertical轨道.上述计算中,搜索初值与结果中轨道类型的对应关系值得进一步研究. 展开更多

关键词 圆形限制性三体问题 路径搜索修正法 平动点周期轨道 HALO轨道 大幅值逆行轨道

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利用地月平动点轨位资源拓展航天器应用 被引量：3

12

作者 张立华 王鹏 张燕 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2019年第3期1-7,共7页

作为地月空间中的一种重要资源,利用地月平动点轨道可以构建多种新型航天器系统,具有重要的应用价值。文章总结了国内外在地月平动点轨道应用方面的研究和论证情况,介绍了地月平动点及其轨道的特点,分析了地月平动点的可能应用领域,并... 作为地月空间中的一种重要资源,利用地月平动点轨道可以构建多种新型航天器系统,具有重要的应用价值。文章总结了国内外在地月平动点轨道应用方面的研究和论证情况,介绍了地月平动点及其轨道的特点,分析了地月平动点的可能应用领域,并提出了在对地实时观测和态势感知等方面的应用方案设想,分析了地月平动点应用涉及的轨道设计、远距离通信等关键技术,并给出了未来发展建议。 展开更多

关键词 地月平动点 地月平动点轨道 航天器 应用领域

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日地系统L_2点Halo轨道绳系卫星编队动力学 被引量：2

13

作者 赵军 蔡志勤 +1 位作者 齐朝晖 黄琳琳 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期1-7,共7页

研究平动点附近周期轨道上旋转多体绳系卫星编队系统的非线性耦合动力学问题。编队系统为各卫星质量接近的轮辐状结构,位于日地系统第二平动点附近,整个系统的旋转保持系绳处于张紧状态,建立Hill限制性三体问题的绳系编队系统动力学模... 研究平动点附近周期轨道上旋转多体绳系卫星编队系统的非线性耦合动力学问题。编队系统为各卫星质量接近的轮辐状结构,位于日地系统第二平动点附近,整个系统的旋转保持系绳处于张紧状态,建立Hill限制性三体问题的绳系编队系统动力学模型。针对处于留位阶段的典型对称三星编队,在位于较大Halo轨道上无控制力作用的情况下,进行母卫星轨道运动与系绳摆动耦合运动的动力学模拟,分析轨道方向、卫星质量比、系绳长度以及初始旋转速度对编队系统整体稳定性的影响。 展开更多

关键词 Hill限制性三体问题 平动点周期轨道 绳系卫星编队 动力学仿真

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地月远距离逆行轨道脉冲调相方法

14

作者 赵明旭 齐毅 金启航 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1599-1612,共14页

地月远距离逆行轨道(DRO)在月球探测、地月空间开发等任务中具有重要价值。针对地月DRO的脉冲调相机动问题,提出了直接调相和间接调相两种调相方法。首先,通过数值方法构建了地月DRO直接调相策略的可行集,分析了调相机动起点和终点位置... 地月远距离逆行轨道(DRO)在月球探测、地月空间开发等任务中具有重要价值。针对地月DRO的脉冲调相机动问题,提出了直接调相和间接调相两种调相方法。首先,通过数值方法构建了地月DRO直接调相策略的可行集,分析了调相机动起点和终点位置选择对调相性能的影响,得到了双脉冲最优和次优调相机动策略。针对相位差较大的调相问题,进一步提出了双脉冲弧段组合调相策略。其次,利用地月平动点周期轨道及其同宿、异宿转移轨道,构造了地月DRO间接调相方法,并分析了不同雅可比常数下间接调相策略的燃耗和飞行时间。最后,分析对比了间接调相轨道与直接调相轨道的性能,给出了两者的适用条件。研究结果将为地月DRO的广泛应用开发提供理论基础。 展开更多

关键词 圆型限制性三体问题 远距离逆行轨道 调相机动 平动点轨道 轨道优化

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日地Halo轨道的多约束转移轨道分层微分修正设计 被引量：1

15

作者 张景瑞 曾豪 李明涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1114-1124,共11页

针对日-地系统L1点(简称SEL1点)Halo轨道转移轨道设计中存在的多约束与初值敏感性问题,提出一种基于分层微分修正与初值多项式的设计方法。首先定义平动点转移轨道设计过程中存在的约束条件,然后根据不同的终端约束条件,重点给出了同时... 针对日-地系统L1点(简称SEL1点)Halo轨道转移轨道设计中存在的多约束与初值敏感性问题,提出一种基于分层微分修正与初值多项式的设计方法。首先定义平动点转移轨道设计过程中存在的约束条件,然后根据不同的终端约束条件,重点给出了同时考虑轨道高度、轨道倾角、升交点赤经与航迹角等多约束条件下的分层微分修正方法。通过分析约束变量与控制变量之间的关系,得到能够解决微分修正初值问题的初值表达式。最后在多约束条件下设计了从轨道高度为200 km的地球停泊轨道到SEL1点Halo轨道的转移轨道。仿真结果表明,分层微分修正方法能够处理多约束问题,且初值表达式可以为微分修正提供良好的初始条件,从而保证算法收敛,方法具有较好的实用性。 展开更多

关键词 平动点轨道 分层微分修正 转移轨道 多约束条件

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面向载人月球探测的三体周期轨道应用方案分析 被引量：1

16

作者 曾豪 彭坤 +2 位作者 田林 赵建贺 刘扬 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第6期792-800,共9页

为适应未来地月空间飞行器顶层轨道选择与窗口、测控等总体方案论证,对NRHO轨道、L2平动点Halo轨道、DRO轨道等不同三体周期轨道在载人月球探测中的应用进行研究分析,从地月空间转移任务速度增量与飞行时间需求、测控通信、月面可达性... 为适应未来地月空间飞行器顶层轨道选择与窗口、测控等总体方案论证,对NRHO轨道、L2平动点Halo轨道、DRO轨道等不同三体周期轨道在载人月球探测中的应用进行研究分析,从地月空间转移任务速度增量与飞行时间需求、测控通信、月面可达性、登月窗口、深空拓展任务可行性等方面定量综合评估三体周期轨道的优劣性,对比确定三体周期轨道在载人月球探测不同任务中的适用性。结果表明:3种类型轨道支持登月任务的主要差异在于任务可行性与月球探测区域的选择。研究结果对未来登月飞行器近月空间部署以及轨道方案分析具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 载人月球探测 平动点轨道 需求分析 优选方案

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地月Halo与DRO支持的往返月球任务轨道 被引量：10

17

作者 曾豪 李朝玉 +2 位作者 徐瑞 郝平 彭坤 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1483-1492,共10页

面向未来载人月球与深空探测任务需求,针对地月系统中低能往返环月轨道与平动点轨道的转移设计问题进行研究,在不同三体轨道下系统分析了环月轨道变化对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,并提出月球往返轨道初值猜想搜索策略。... 面向未来载人月球与深空探测任务需求,针对地月系统中低能往返环月轨道与平动点轨道的转移设计问题进行研究,在不同三体轨道下系统分析了环月轨道变化对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,并提出月球往返轨道初值猜想搜索策略。为解决设计变量初值敏感性问题,结合空间不变流形与目标平动点轨道构型特性,采用微分修正算法快速构造初始转移轨迹。在同时考虑近月点与燃料最优转移多约束条件下,通过多重配点打靶法与序列二次规划算法对环月轨道与平动点轨道间往返轨迹进一步研究,并推导了约束方程的梯度公式提高计算效率。为分析往返轨道特性与验证设计策略的有效性,针对不同环月轨道倾角、三体轨道幅值等参数变化与转移时间、燃耗的关系进行分析,设计结果对探月飞行器近月空间部署往返轨道设计及参数选取具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 平动点三体轨道 往返轨迹 初值问题 混合优化

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地月空间NRHO与DRO在月球探测中的应用研究 被引量：19

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作者 曾豪 李朝玉 +2 位作者 彭坤 王平 黄震 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期910-919,共10页

针对地月系统三体问题低能往返轨道转移在月球探测中的应用研究,结合天体借力飞行技术与混合优化技术,系统分析了不同目标轨道与借力方位对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,给出了往返轨道设计初值的选择策略。针对轨道设计初... 针对地月系统三体问题低能往返轨道转移在月球探测中的应用研究,结合天体借力飞行技术与混合优化技术,系统分析了不同目标轨道与借力方位对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,给出了往返轨道设计初值的选择策略。针对轨道设计初值猜想问题,首先采用遗传算法与二体Lambert转移快速确定轨迹拼接点初值。在同时考虑近月点与近地点多约束条件下,基于序列二次规划算法与多重打靶法进一步对燃料最优的地月往返轨道进行研究,并推导了约束方程解析梯度提高设计效率。最后分析近月点高度、不同目标轨道的转移时间与燃耗变化特性,对于考虑月球借力的地月空间轨道往返转移设计及参数选取具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 月球探测 平动点轨道 借力飞行 初值问题 混合优化

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