航天器深空飞行轨道设计

第1章深空飞行及其轨道设计
1 1深空飞行的意义
1 1 1月球探测
1 1 2火星探测
1 1 3小行星探测
1 1 4空间特殊点的利用
1 2太阳系运动、深空飞行轨道及其特点
1 2 1太阳系内的行星运动
1 2 2深空飞行轨道及其特点
1 3典型深空飞行轨道案例
1 3 1典型的月球探测轨道
1 3 2典型的行星探测轨道
1 3 3典型的特殊点探测轨道
1 4深空飞行轨道设计
1 4 1时空系统 第1章深空飞行及其轨道设计 1 1深空飞行的意义 1 1 1月球探测 1 1 2火星探测 1 1 3小行星探测 1 1 4空间特殊点的利用 1 2太阳系运动、深空飞行轨道及其特点 1 2 1太阳系内的行星运动 1 2 2深空飞行轨道及其特点 1 3典型深空飞行轨道案例 1 3 1典型的月球探测轨道 1 3 2典型的行星探测轨道 1 3 3典型的特殊点探测轨道 1 4深空飞行轨道设计 1 4 1时空系统 1 4 2任务约束 1 4 3路径规划 1 4 4数学物理方法 1 4 5本书看点 参考文献 第2章行星际轨道机动 2 1二体问题简述 2 2Lambert问题 2 2 1Lambert问题描述 2 2 2Lambert问题的求解 2 3PorkChop图 2 3 1PorkChop图绘制方法 2 3 2相合周期 2 3 3轨道倾角和偏心率对发射窗口的影响 参考文献 第3章借力飞行 3 1N体问题 3 2引力影响球确定及圆锥曲线拼接 3 2 1引力相等影响球 3 2 2常用的影响球 3 2 3希尔球 3 2 4仿真数据 3 3借力飞行理论 3 3 1无推力的引力辅助技术 3 3 2有推力的引力辅助技术 3 4借力飞行轨道优化设计 3 4 1使用Tisserand图确定引力辅助序列 3 4 2使用PorkChop图寻找粗略的引力辅助时间窗口 3 4 3使用SNOPT寻找精确的引力辅助时间窗口 3 5引力辅助技术的其他应用 3 5 1共振轨道 3 5 2通过引力辅助改变轨道倾角 3 5 3通过引力辅助降低近地点距 3 5 4深空机动技术 3 5 5仿真算例—地木转移轨道 参考文献 第4章行星际轨道修正 4 1常用坐标系定义 4 1 1EME2000惯性坐标系 4 1 2以火星为中心的非惯性坐标系 4 1 3以火星为中心的惯性坐标系 4 1 4惯性系、非惯性系和本体系之间的联系 4 2Bplane概念 4 2 1期望打靶点的确定 4 2 2真实打靶点的确定 4 3打靶法 4 4从近地圆轨道出发 4 4 1最优入轨条件及分析 4 4 2利用优化的方法求解入轨问题 4 4 3仿真算例 4 5轨道修正机动算例 4 6进入目标行星任务轨道 4 6 1坐标系的转换 4 6 2期望打靶点的确定 4 6 3仿真算例 参考文献 第5章周期轨道与流形计算 5 1圆型限制性三体问题简介 5 1 1动力学方程 5 1 2平动点及其稳定性 5 1 3能量曲面与运动区域 5 2共线型平动点附近的运动 5 2 1相对共线型平动点运动的基本方程 5 2 2共线型平动点附近运动的线性化 5 2 3考虑高次项影响的共线型平动点附近运动 5 3LindstedtPoincaré方法 5 4Richardson三阶近似解 5 5Halo轨道的计算 5 5 1微分修正法简介 5 5 2Halo轨道近似初值的微分修正 5 6Lissajous轨道的计算 5 6 1三阶近似解 5 6 2Lissajous轨道的微分修正 5 7平动点附近流形计算方法 5 7 1相关概念和定理 5 7 2流形的计算 5 8流形的性质 5 8 1共线型平动点附近运动线性化 5 8 2线性化的相空间 5 8 3域R中的流 5 8 4非线性系统中的流及McGehee表示法 参考文献 第6章流形拼接 6 1流形拼接法简介 6 2四体问题的简化模型 6 2 1同心圆模型 6 2 2双圆模型 6 3日—地—月—航天器限制性四体系统模型分析 6 3 1地—月旋转坐标系下航天器的动力学方程 6 3 2日—地旋转坐标系下航天器的动力学方程 6 4坐标系转换 6 5二维流形拼接 6 6三维流形拼接 6 6 1庞加莱截面的选取 6 6 2周期轨道离散化 6 6 3庞加莱截面上的流形投影 6 6 4拼接点的选取 6 6 5仿真算例 参考文献 第7章修正机动及站位保持 7 1Halo轨道修正机动 7 2轨道修正机动算例 7 3TargetPoint方法与Floquet方法站位保持策略 7 3 1目标点追踪法 7 3 2Floquet模方法 7 3 3控制模型及仿真算例 参考文献 第8章小推力低能转移轨道 8 1直接法 8 1 1HermiteSimpson方法 8 1 2GaussLobatto方法 8 1 3伪谱方法 8 2HermiteSimpson方法最优控制问题实例 8 2 1增加Jacobian和Hessian矩阵 8 2 2任意阶的GaussLobatto方法 8 3求解二体小推力轨道转移问题 8 3 1时间最优和燃料最优问题 8 3 2网格优化方法 8 4求解三体小推力轨道转移问题 8 4 1从GTO到L1的Halo轨道 8 4 2从GTO到L2的Halo轨道 参考文献 第9章嫦娥任务的轨道设计与控制 9 1平动点任务轨道设计 9 1 1约束条件 9 1 2初步轨道设计 9 1 3测控条件分析 9 2月球逃逸轨道控制 9 2 1数学模型 9 2 2控制策略 9 3平动点任务中途修正控制 9 3 1数学模型 9 3 2控制策略 9 4Lissajous轨道维持 9 4 1控制时机分析 9 4 2测控实施方案 9 5小行星任务轨道设计 9 5 1小行星分布 9 5 2交会目标选择 9 5 3转移轨道设计 9 5 4数值实例 9 5 5实际飞行任务 参考文献