月球探測器地月轉(zhuǎn)移軌道測控技術(shù)仿真研究.pdf

1、空間探測是航天技術(shù)發(fā)展的三大領(lǐng)域之一，月球探測則是初期空間探測的重點。對月球資源和環(huán)境進行科學(xué)研究和探索，是邁向太空、了解其他星球的陌生環(huán)境、進行生活和工作的重要步驟。以月球探測為主的深空探測是我國航天事業(yè)近期重點發(fā)展的方向之一。 對于我國的月球探測工程來說，對月球探測器的測量和控制技術(shù)，是其關(guān)鍵技術(shù)之一。和近地航天測控有很大不同，月球探測測控站作用距離遠，測量參數(shù)變化率小，對于某個確定的深空站每天只有一個跟蹤區(qū)間。對月球探測而

2、言，如何確定地月轉(zhuǎn)移軌道和月心雙曲線軌道的拼接點，以利用獲取到的不同軌道段的跟蹤數(shù)據(jù)，計算地月轉(zhuǎn)移軌道和月心雙曲線軌道，是首先要明確的問題。在實際工程中，利用計算機進行探測器的軌道和測控仿真，可以提前研究在月球探測中可能遇到的各種測控技術(shù)問題，以便確定最優(yōu)測控方案，同時還可以檢驗操作人員面對突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力，提高實時測控的準(zhǔn)確率。 本文主要研究了地月轉(zhuǎn)移軌道段的測控仿真技術(shù)，分理論研究、仿真計算和動畫模擬三部分，所完成的研

3、究工作和取得的研究成果主要有： (1)．針對月球探測器地月轉(zhuǎn)移軌道的特點，采用圓錐曲線拼接法進行了轉(zhuǎn)移軌道解算，得到了基于軌道六要素的轉(zhuǎn)移軌道描述。由于軌道六要素受軌道約束影響，在快速轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計法的基礎(chǔ)上，結(jié)合轉(zhuǎn)移軌道描述，利用軌道搜索編寫程序求解了約束條件下的轉(zhuǎn)移軌道，該程序只需給出軌道約束條件就可以很迅速的得到地月轉(zhuǎn)移軌道。 (2)．針對月球探測測控站分布情況和測量體制的選擇情況，推導(dǎo)得出了四個測量元素的求解公式。

4、為了將測量元素和軌道計算聯(lián)系起來，推導(dǎo)了測控站地平直角坐標(biāo)系與地心天球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在轉(zhuǎn)移軌道已經(jīng)得到的情況下，編程求解了轉(zhuǎn)移軌道全程不同時刻的測量元素，并計算了測控站對轉(zhuǎn)移軌道的測控覆蓋率和覆蓋范圍。 (3)．為了便于非專業(yè)人員使用，利用VC6.0做出了計算軌道和測控參數(shù)的控件，該控件界面簡單明了，易于操作。為了使轉(zhuǎn)移軌道的測控過程有一個直觀的顯示，將軌道和測控參數(shù)作為底層參數(shù)，利用OpenGL三維動畫仿真模擬了地月轉(zhuǎn)