(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110315882.0 (22)申请日 2021.03.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113060305 A (43)申请公布日 2021.07.02 (73)专利权人 哈尔滨工业大 学 地址 150006 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 于彦君　李化义　陈健　陈雪芹　 吴凡　岳程斐　邱实　奚瑞辰　 (74)专利代理 机构 西安维英 格知识产权代理事 务所(普通 合伙) 6125 3 专利代理师 归莹　沈寒酉 (51)Int.Cl. B64G 1/24(2006.01)G06F 30/15(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (56)对比文件 CN 102923322 A,2013.02.13 CN 110647163 A,2020.01.0 3 US 2020184278 A1,2020.0 6.11 CN 107037373 A,2017.08.1 1 CN 109625 323 A,2019.04.16 US 2009228846 A1,20 09.09.10 陈健.基于空间划分的搜索算法. 《中国优秀 博硕士学位 论文全文数据库(硕士)信息科技 辑》 .2005, 审查员 刘青茂 (54)发明名称 一种基于能量最优的轨道 转移方法、 装置及 存储介质 (57)摘要 本发明实施例公开了一种基于能量最优的 轨道转移方法、 装置及存储介质； 该方法可以包 括： 根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数 和设定的轨道转移任务指定的目标轨道运动参 数， 按照递推时间步长分别对初始轨道和目标轨 道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始 时刻和设定的转移时长所确定的转移期间内从 所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开 始转移和转移结束的离散位置及对应的速度； 根 据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始 转移和转移结束的离散位置中选取备选转移轨 道的相关参数， 并计算对应的总速度增量； 基于 总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围， 从 所述备选转移轨道相关参数中选取候选范围； 采 用设定的模拟退火优化算法， 在候选范围中搜索 使得目标函数最小的转移轨道。 权利要求书4页 说明书11页 附图3页 CN 113060305 B 2022.07.12 CN 113060305 B 1.一种基于能量 最优的轨道转移方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 根据起始时刻卫星所处的初始轨道运动参数和设定的轨道转移任务指定的目标轨道 运动参数， 按照递推时间步长 分别对初始轨道和目标轨道进 行轨道递推以获取所述卫星在 由所述起始时刻和设定的转移 时长所确定的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标 轨道过程中的开始转移和转移结束的离 散位置及对应的速度； 根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中选取 备选转移轨道的相关参数， 并计算对应的总速度增量； 其中， 所述选取时间步长大于所述递 推时间步长； 其中， 所述根据选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束 的离散位置中选取 备选转移轨道的相关参数， 并计算对应的总速度增量， 包括： 按照所述选取时间步长从所述轨道转移过程中的开始转移和转移结束的离散位置中 选取多个备选转移轨道； 将各备选转移轨道的起点和终点位置、 各备选转移轨道对应的初始轨道和目标轨道的 参数以及飞行时间所 组成的第一集合， 通过求解兰伯特问题获取各备选转移轨道对应的总 速度增量， 并以总速度增量确定为目标函数； 基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围， 从所述备选转移轨道相关参数中选 取候选范围； 其中， 所述基于总速度增量以及设定的总速度增量阈值范围， 从所述备选转移 轨道相关参数中选取候选范围， 包括： 通过等高线图法在所述第一集合中选取低于所述总速度增量阈值范围的轨道转移开 始时刻范围和飞行时间范围； 按照设定的搜索时间步长在选取的轨道转移开始时刻范围和飞行时间范围内搜索获 得由转移轨道的起点和终点位置、 转移轨道对应的初始轨道和目标轨道的参数以及飞行时 间所组成的第二 集合； 采用设定的模拟退火优化 算法， 在候选范围中搜索使得目标函数最小的转移轨道。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据起始时刻卫星所处 的初始轨道运 动参数和设定的轨道 转移任务指定的目标轨道运动参数， 按照递推时间步长分别对初始轨 道和目标轨道进行轨道递推以获取所述卫星在由所述起始 时刻和设定的转移 时长所确定 的转移期间内从所述初始轨道转移至所述目标轨道过程中的开始转移和 转移结束的离散 位置及对应的速度， 包括： 以所述起始时刻 t0卫星所处的初始 轨道位置和速度以及目标轨道位置和速度为积分初 值； 在所述起始时刻t0和所述转移时长ΔT所确定的转移期间[t0,t0+ΔT]内以递推时间步 长dt1通过以下模型进行递推， 获得J2摄动下卫星在所述转移期间内开始转移和转移结束 的离散位置及对应的速度：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 113060305 B 2其中， rx， ry， rz表示卫星位置 矢量r在J20 00系下坐标列阵的三个分量， 且 模长为 μ＝3.986 ×1014m3·s‑2为地球引力常数； J2＝1.08264 ×10‑3为地 球二阶带谐项系数； Re为地球赤道 平均半径。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述采用设定的模拟退火优化算法， 在候 选范围中搜索使得目标函数最小的转移轨道， 包括： 从所述第二集合C2中随机选择一组参数， 并计算目标函数初值ξ0， 并且令当前最优方案 ξW＝ξ0； 设定初始温度为T0， 采用指数降温方式进行退火， 那么第i次退火后温度为： Ti＝T0( κi)； 其中， κ ∈(0,1)为退火速率控制系数， κ 越大 退火越慢； 对原转移轨道起点P1i对应的时间 施加扰动， 从而获得新的转移轨道起点P1i+1对应的 时间 为： 其中， t1W为最优方案中初始位置对应的时间； 为扰动量； U(0,1)表示随 机选取数字0或1； 随机数 ε∈(0,1)； 根据P1i+1以及搜索时间步长dt3计算如下式所示的到达转移轨道终点 对应的时间 根据 和 在所述第二集合C2中确定唯一与之对应的一组参数， 并计算目标函数值权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 113060305 B 3