精确动力学模型下的火星探测轨道设计

doi:10.3780/j.issn.1000-758X.2011.01.002

中国空间科学技术 ›› 2011, Vol. 31 ›› Issue (1): 8-15.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.01.002

精确动力学模型下的火星探测轨道设计

陈杨, 赵国强, 宝音贺西, 李俊峰

（清华大学航天航空学院，北京 100084)

修回日期:2010-08-16 出版日期:2011-02-25 发布日期:2011-02-25
通讯作者: 陈杨联系地址：北京清华大学航天航空学院，邮编 100084 E-mail:chenyang@126.com
作者简介:陈杨 1986年生，2009年毕业于清华大学航天航空学院，现于清华大学攻读飞行器设计专业硕士学位。研究方向为深空探测轨道设计与优化。
基金资助:
国家自然科学基金（10832004）

Orbit Design for Mars Exploration by the Accurate Dynamic Model

CHEN Yang, ZHAO Guo-Qiang, BAOYin He-Xi, LI Jun-Feng

(School of Aerospace Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084)

Revised:2010-08-16 Published:2011-02-25 Online:2011-02-25

摘要/Abstract

摘要： 首先在二体意义下采用粒子群优化算法（PSO）求解Lambert问题，确定发射窗口和二体地火转移轨道。使用圆锥曲线拼接法设计地心停泊轨道、逃逸轨道，并作为轨道精确设计的初值，以建立在火星的B平面参数和地火转移时间为约束，在精确动力学模型下进行微分迭代修正，最终得到满足约束的精确轨道。将设计轨道在STK软件中仿真，结果吻合。

关键词: 二体问题, 微分迭代, 轨道设计, 精确动力学模型, 火星探测器, 仿真

Abstract: The precision orbit design for Mars exploration by the accurate dynamic model was studied. The launch window and trans-Mars orbit was determined through the partical swarm optimization (PSO) algorithm within the heliocentric two-body restriction. The patched conics method was introduced to design the earth-centred parking orbit and departure hyperbolic orbit. The solution of two-body Lambert problem was input as initial value for precision orbit design, and the preliminary orbit was corrected with the restrictions of the Mars B-plane parameters and flight time by the accurate dynamic model. Finally the designed orbit was simulated with the STK softwares.

Key words: Two-body problem, Differential iteration, Orbit design, Precision dynamic model, Mars probe, Simulation

陈杨, 赵国强, 宝音贺西, 李俊峰. 精确动力学模型下的火星探测轨道设计[J]. 中国空间科学技术, 2011, 31(1): 8-15.

CHEN Yang, ZHAO Guo-Qiang, BAOYin He-Xi, LI Jun-Feng. Orbit Design for Mars Exploration by the Accurate Dynamic Model[J]. Chinese Space Science and Technology, 2011, 31(1): 8-15.

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