融合动力学特征的自由返回轨道双路网络学习方法
作者:
作者单位:

1.国防科技大学 空天科学学院, 湖南 长沙 410073 ; 2.太空系统运行与控制全国重点实验室, 湖南 长沙 410073 ; 3.中国航天员科研训练中心, 北京 100094

作者简介:

朱彬羽(2001—),男,湖南邵阳人,博士研究生,E-mail:1822350368@qq.com

通讯作者:

中图分类号:

V412.4

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(12072365);湖南省自然科学基金资助项目(2023JJ20047);载人航天工程科技创新团队课题资助项目


Dual-path neural network learning method for free-return orbit integrating dynamic characteristics
Author:
Affiliation:

1.College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073 , China ; 2.State Key Laboratory of Space System Operation and Control, Changsha 410073 , China ; 3.China Astronaut Research and Training Center, Beijing 100094 , China

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    摘要:

    自由返回轨道是载人飞船进行地月转移的首选轨道方案,其设计约束要求严格,现有算法对时初值依赖性普遍较强。针对载人月球探测任务中的地月转移轨道规划问题,采用双路网络学习方法,进行自由返回轨道初值方法的研究。建立地月自由返回轨道的动力学模型以分析近地端轨道解空间特征。结合近地升降轨的解空间分域特性,提出一种采用参数关联变换设计的双路神经网络架构,确保不同特征域下轨道解的完备性。利用ATK机动规划功能模块实现了双路网络学习初值方法下的地月自由返回轨道规划,并进行了仿真设计与验证。研究成果可为解决载人探月任务地月转移轨道规划的初值依赖性问题提供有效参考。

    Abstract:

    The free-return orbit serves as the preferred orbital scheme for crewed spacecraft in earth-moon transfers, yet its design involves stringent constraints and significant initial-value dependency in existing algorithms. The earth-moon transfer trajectory planning for manned lunar exploration was addressed by proposing a dual-path neural network learning method to optimize free-return orbit initialization. A dynamic model of the free-return orbit was established to analyze the characteristics of the near-earth orbital solution space. Integrating the spatial partitioning characteristics of ascending and descending orbital phase in solution spaces, a dual-path neural network architecture designed via parameter-correlated transformation was proposed to ensure the completeness of orbital solutions. Utilizing ATK.Astromaster, the earth-moon free-return orbit planning under the dual-path network learning-based initialization method was implemented and validated through simulation. The results provide an effective reference for mitigating initial-value dependency in manned lunar mission orbit design.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

朱彬羽, 李海阳, 杨震, 等. 融合动力学特征的自由返回轨道双路网络学习方法[J]. 国防科技大学学报, 2025, 47(4): 64-75.

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  • 收稿日期:2025-03-28
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  • 在线发布日期: 2025-07-23
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