第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 研究现状综述 3
1.2.1 载人登月轨道研究 3
1.2.2 地-月间转移轨道研究 6
1.2.3 地球和月球附近交会对接 7
1.2.4 全月面覆盖 9
1.3 本文的工作和创新点 10
1.3.1 本文的工作 10
1.3.2 主要创新点 11
第2章 月球探测器转移轨道和发射窗口特性 13
2.1 引言 13
2.2 地月引力空间转移轨道解析模型 14
2.2.1 地月引力场模型 14
2.2.2 地-月转移轨道设计 14
2.2.3 月-地转移轨道设计 18
2.3 地-月间发射窗口 21
2.3.1 地球出发窗口 21
2.3.2 月面上升窗口 24
2.3.3 月球返回窗口 25
2.4 高精度模型修正 28
2.5 本章小结 31
第3章 载人登月多段自由返回轨道 33
3.1 引言 33
3.2 多段自由返回轨道 34
3.2.1 轨道定义 34
3.2.2 多段自由返回轨道构建 35
3.2.3 中途转移脉冲 45
3.3 多段自由返回轨道特性分析 49
3.3.1 轨道特性 50
3.3.2 发射窗口 55
3.4 高精度模型修正 63
3.5 本章小结 66
第4章 基于伪状态理论高精度多段自由返回轨道 69
4.1 引言 69
4.2 伪状态理论 70
4.3 伪状态模型下多段自由返回轨道设计 71
4.3.1 奔月段自由返回轨道 71
4.3.2 Quasi-Lambert问题 74
4.3.3 绕月段自由返回轨道 76
4.3.4 初值修正 77
4.4 绕月段与月球返回段轨道特性 79
4.5 高精度模型下数值评估 83
4.6 本章小结 88
第5章 月球着陆器自主交会对接变轨策略规划 89
5.1 引言 89
5.2 交会对接线性化模型 90
5.2.1 相对运动状态转移矩阵 91
5.2.2 初始与末端条件 92
5.2.3 交会对接方程组 94
5.3 多模型迭代 97
5.4 数值仿真 99
5.5 本章小结 105
第6章 考虑J2摄动月球附近交会对接局部最优控制 107
6.1 引言 107
6.2 受摄相对运动状态转移矩阵 108
6.3 交会对接变轨策略优化 109
6.3.1 目标函数与约束 109
6.3.2 解析梯度推导 110
6.3.3 目标函数与过程以及终端约束梯度 112
6.4 数值仿真算例 114
6.4.1 简化的Gim-Alfriend状态转移矩阵精度 114
6.4.2 交会对接过程优化算例 116
6.4.3 有限推力模型下变轨策略 118
6.4.4 交会对接轨迹分析 120
6.5 本章小结 122
第7章 全月面覆盖变轨策略 123
7.1 引言 123
7.2 多段自由返回轨道 124
7.2.1 限制性三体模型 124
7.2.2 轨道一般特性 125
7.3 全月面覆盖变轨策略规划 127
7.3.1 二体模型下变轨策略规划 127
7.3.2 高精度模型下修正 130
7.4 数值仿真算例 131
7.5 本章小结 134
第8章 结论 135
8.1 研究总结 135
8.2 展望 137
参考文献 139
附录A Trust-Region Dogleg算法 153
附录B 简化的Gim-Alfriend状态转移矩阵 155
致谢 161