多重打靶法(Multiple Shooting Method)
本文作者:天疆说
定义
多重打靶法是求解轨道边值问题的一类数值方法:把整条轨迹拆分为若干小段,在每个节点上同时设置状态与时间变量,先独立积分各段,再以段间状态连续条件与边界条件构造修正方程,用微分修正或优化迭代同时调整全部变量。与只在起点设置初值的单次打靶相比,多重打靶缩短了每段的敏感积累时间,使状态转移矩阵的条件数保持可控,从而显著改善长弧问题的收敛性;打靶段的选取与拼接点布置本身是方法成败的关键 [299]。
谱系与在地月轨道设计中的应用
- 多圈近直线晕轨道计算:星历模型下多圈近直线晕轨道直接修正难以收敛,尤其对近月点很低的成员;从多重打靶的视角出发,先以条件数分析状态转移矩阵的影响,再选取合适的轨迹段与拼接点,可明显改善星历模型下的收敛与计算 [299]。
- 长期近直线晕轨道设计:将近直线晕轨道拆分为若干可转换的小段,先用多重打靶逐段转换到星历模型,再用多重打靶逐步拼接成覆盖航天器寿命的完整长期星历参考轨道,并结合靶点法评估低能耗保持代价 [144]。
- 近直线晕轨道目标定位:面向载人探索的地月近直线晕轨道转移设计以目标定位框架构造,其中多重打靶用于把多段逼近弧与入轨条件纳入统一的修正问题 [398]。
- 多飞掠高保真优化:含多次行星飞掠的高保真轨迹优化以多重打靶组织全部飞掠段与机动点,在高保真星历模型下同时满足交会与约束条件 [217]。
