嫦娥三号软着陆预测及优化模型

本文是对2014年全国大学生数学建模竞赛A题的解答.本文利用动力学模型,基于变推力发动机结合螺旋搜索等算法解决了嫦娥三号软着陆预测及优化问题.在问题一中,首先建立物理学模型,解出嫦娥三号着陆准备轨道近、远月点速度大小;然后在主减速阶段,建立了主减速变推力动力学模型,对主减速阶段嫦娥三号所经过的极角θ进行求解,加以考虑月球自转带来的影响,确定着陆准备轨道近月点和远月点的位置以及嫦娥三号在近、远月点的速度方向.在问题二中,建立变推力发动机燃耗优化模型对于问题一中的主减速阶段进行优化;以安全半径与速度增量为指标建立综合评价模型,求出粗避障式安全的降落范围;精避障阶段以保证安全为前提,建立评价指标为不平坦程度与平均坡度的综合评价模型确定精确降落区域.最后根据对每个阶段建立的力学模型,进行求解.最后综合起来确定嫦娥三号的着陆轨道和在6个阶段的最优控制策略.在问题三中,建立误差模型对设计的着陆轨道和控制策略做相应的误差分析,并且利用单因素敏感性分析对主减速阶段与剩余4阶段进行自变量与因变量敏感度计算.     

基于遗传算法的嫦娥三号软着陆轨道设计

嫦娥三号是我国航天器首次在地外天体的软着陆和巡视勘探,而软着陆又是所有探测月球活动中最为关键的技术。该文利用飞行器动力学方程和能量守恒定律得出有关燃料和时间的方程。然后将遗传算法应用于着陆轨道的优化设计,通过MATLAB程序实现,给出了飞行状态和控制变量的仿真结果,得到了燃料最优的软着陆轨道。仿真结果表明,遗传算法可搜索到全局最优的着陆轨道。并对所得的制导轨道进行误差估计和敏感性分析。     

嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略

针对嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略,结合动力学、微分方程等知识,主要建立多元非线性规划模型、模糊C均值聚类模型等,用于粗避障和精避障阶段优选着陆区的筛选,并通过对模型的定量和定性分析,得出嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略;又对第二阶段末端着陆器速度方向与竖直向下的夹角和其他控制过程进行敏感性分析和误差分析;最后对模型总体各阶段优缺点进行评价.     

嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略

针对嫦娥三号软着陆的问题,根据霍曼转移轨道的原理和能量守恒公式计算出嫦娥三号在近远月点的速度.建立坐标系,求出近远月点的经纬度,从而确定了嫦娥三号的着陆准备轨道.以消耗燃料最少为目标对软着陆的6个阶段进行仿真,提出最优控制策略.如在主减速阶段通过构造约束条件确定最优控制参数.粗避障阶段用螺旋前进搜索算法,向外识别平坦度寻找最佳着陆区.同时运用高斯模糊算法减小计算量.经过对比,模拟结果与实际结果比较接近.     

嫦娥三号的软着陆轨道设计与控制策略

嫦娥三号的软着陆轨道设计与控制策略,是根据嫦娥三号软着陆过程六个阶段的运动状态及其月面的数字高程图,建立动力学模型,依据能量守恒原理与各阶段状态要求,通过控制推力方向缩短发动机工作时间来节省燃料,利用Matlab软件,最终得出嫦娥三号的软着陆最优控制策略以及各阶段轨迹方程.     

基于嫦娥三号软着陆目标区域选取的研究

针对嫦娥三号探月卫星运行过程,主要探究嫦娥三号软着陆过程中着陆目标区域的选取。根据不同地域所拍摄照片像素点数值大小不同的特性,通过构造、计算平坦系数并建立合适的空间直角坐标系,从而找出相对平坦区域,根据路径最小原则,选取嫦娥三号的最佳着陆地点,并给出相应的轨迹方程。     

我国探月工程迈出新步伐“嫦娥三号”成功落月

<正>2013年12月2日1时30分,我国在西昌卫星发射中心用"长征三号乙"运载火箭,成功将嫦娥三号探测器发射升空。"嫦娥三号"奔月飞行约需112小时,期间视情况进行轨道修正。2013年12月6日,"嫦娥三号"飞行至月球附近,成功实施近月制动,顺利进入距月面平均高度约100千米的环月轨道;2013年12月10日,"嫦娥三号"按照既定控制策略自主完成环月降轨控制,顺利降至100千米×15千米环月轨道,进入软着陆准备     

嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略优化模型

在已知近月点速度和速度方向的情况下,借用开普勒定律和能量守恒定律建立方程,得到嫦娥三号在着陆准备轨道上远月点的速度和近、远月点的经纬度。针对嫦娥三号软着陆的6个阶段,通过对各个阶段的受力分析,得到描绘该阶段的运动方程,然后以最小燃料消耗为规划目标,建立变质量恒推力优化模型,对相关变量进行离散化处理,经过LINGO计算得到各个阶段最优化燃料消耗量和运行时间。关于对着陆位置的选取部分,使用MATLAB对数字高程图进行数字化处理,将其转化为相应矩阵后,设定智能自动筛选算法对矩阵进行数据处理,得到目标区域比较精确的位置。     

嫦娥三号软着陆轨道模型及最优控制策略

基于嫦娥三号在月球预定区域内实现软着陆的轨道设计要求,建立着陆轨道设计与最优控制策略模型。首先,利用月心惯性参考系建立着陆准备轨道位置模型,确定近月点和远月点的位置;利用开普勒第二定律、机械守恒定律建立卫星速度模型,得到近月点和远月点的速度。然后,利用微分方程理论建立着陆轨道模型,得到主减速阶段的最优化策略;利用灰度值理论和Matlab软件,得到快速调整阶段,避障阶段,缓速下降阶段的最优化策略。     

嫦娥玉兔观天看地

<正>嫦娥三号肩负三类科学探测任务,开启探月新征程。"嫦娥"和"玉兔"携带了哪些科学探测设备?它们是如何完成这些任务的?2013年12月14日2l时11分18.695秒,嫦娥三号成功着陆在月球虹湾区。这是我国首次在地外天体软着陆,成为继美国与前苏联之后世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器,它包括月球软着陆器(简称着陆器)和月面巡视器(简称     

嫦娥四号登陆月背!

正发射于2018年12月8日的嫦娥四号月球探测器,经过26天的飞行,于2019年1月3日顺利着陆月球背面南极-艾特肯盆地中的冯·卡门撞击坑内,成为人类首颗成功软着陆月球背面的探测器。嫦娥四号将利用月球背面得天独厚的环境,开展一系列地质考察和天文观测。嫦娥工程是我国首个月球探测项目,也是首个深空探测项目。嫦娥四号原本是中国探月工程"绕、落、回"三步走计划中的第二期—嫦娥三号探测器的备份任务,如嫦娥三号没有成功,则将再次挑战相同的探测。由于嫦娥三号任务     

呵护嫦娥四号 完成奔月之旅

正从嫦娥四号的“诞生”到地月空间的旅行,从着陆在“永不可见”的月球背面到月球车迈开脚步,嫦娥四号跨越40万公里的新精彩,是“嫦娥人”用拼搏与汗水换来的。随着嫦娥四号任务圆满完成,中国成为首个在月球背面实施软着陆和巡视探测的国家。传回地球的高清照片中,着陆器和月球车身上各自的五星红旗,在深邃的太空背景映衬下显得格外鲜艳。从嫦娥四号的“诞生”到地月空间的旅行,从着陆在“永不可见”的     

从奔月之旅看嫦娥三号的七大首创

正"嫦娥抱玉兔,逐梦广寒宫",承载着中国首次地外天体软着陆和巡视探测任务的嫦娥三号月球探测嚣,去年12月2日1时30分从西昌卫星发射中心顺利升空,中国航天由此开启了一段崭新征程。一、嫦娥三号是什么嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器,包括着陆器和月球车。二、嫦娥三号的使命嫦娥三号携带着中国的第一艘月球车——"玉兔号"月球车,在成功突破月球软着陆后开展月面巡视勘察、月面生存、深空测控通信与遥控操作     

“玉兔”成长记

<正>2013年12月14日,嫦娥三号搭载着"玉兔"号在月球虹湾着陆区成功着陆,开展科学考察和探测。"玉兔"号,我国的第一辆月球车,它是如何诞生的,又有着哪些独特之处?完美着陆2013年12月14日晚9时许,正是月球上虹湾地区的白昼,嫦娥三号探测器开始了月面着陆之旅。这15公里高度,是嫦娥三号探测器飞越地月之间38万公里征程的最后一段,也是最为关键的一段。嫦娥三号已经对着陆点进行过勘察测量,确认着陆点没有月坑或大的石头。     

月球雨海地区三个着陆点的地质特征对比研究

雨海盆地是月球正面最显著的地体单元之一,也是月球软着陆探测的重点目标之一,迄今为止已有前苏联月球17号、美国阿波罗15号和我国嫦娥3号在该地区成功实施了软着陆探测.本文基于三次任务获取的月面影像及其他数据,对雨海地区三个着陆点的地质特征进行了对比研究,重点分析了三个着陆点的区域地质背景、撞击坑、月表石块及月壤特征.本文研究发现,月球17号与嫦娥3号均着陆于较为年轻的爱拉托逊纪玄武岩单元,在一些小撞击坑的坑壁和坑缘出露了大量玄武质石块,并且一些石块表现出柱状节理构造.而阿波罗15号着陆于较老的雨海纪熔岩平原,月表石块分布很少,在哈德利月溪内壁上出露的玄武岩表现出明显的层状特征,月溪底部和边缘出露的部分石块也观测到了柱状节理.在一些月面影像数据上观测到了一些可能的"线性"特征,本文通过光照实验证实了这些"线性"特征是由微小起伏月表在较低角度太阳光照射下引起的.三个着陆区对比分析揭示了月球撞击历史、火山活动、空间风化等重要地质过程存在较大的地区和区域不均一性,未来更多的月面就位及采样返回探测将有助于我们更全面地了解月球的地质演化历史.     

“嫦娥”赴月采土记

正2020年11月24日4时30分,我国嫦娥五号探测器(以下简称"嫦娥五号")成功发射!11月28日,"嫦娥五号"顺利进入环月轨道飞行。11月30日,"嫦娥五号"着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体顺利分离。12月1日,"嫦娥五号"着陆器和上升器组合体成功在月球正面预选着陆区着陆。12月2日,"嫦娥五号"着陆器和上升器组合体完成月面自动采样封装。12月6日,"嫦娥五号"上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接,并将样品容器安全转移至返回器中。12月17日1时59分,"嫦娥五号"返回器携带月球样品安全"回家"。     

基于LGL伪光谱-SQP算法的嫦娥三号月球软着陆轨道最优化设计

论文主要研究嫦娥三号的软着陆过程。根据万有引力与能量守恒定律得到嫦娥三号在近月点和远月点速度的大小与方向,根据牛顿运动定律,求出近月点与远月点的位置,建立三维动力学模型,利用LGL伪光谱-SQP算法将问题转化为非线性规划问题,进一步优化得出结论。     

嫦娥三号探测器成功落月

12月14日嫦娥三号探测器成功落月,中国成为第三个实现地外天体软着陆的国家。在落月后的12天月昼期间,嫦娥三号着陆器和“玉兔号”月球车圆满完成了两器互拍、月面行走、对地成像     

嫦娥四号牵手"鹊桥"在月球背面成功着陆

<正>2019年1月3日早上10点26分,中国航天局(CNSA)的嫦娥四号探测器(包括着陆器和巡视器)成功在月球背面实现了软着陆,成为首台安全降落在月球背面的人类探测器,第一张月球背面的地面照也在着陆后不久通过中继卫星"鹊桥"传输到了地球。     

资讯·关键词

“嫦娥奔月” 北京时间12月2日1时30分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功将嫦娥三号探测器发射升空。嫦娥三号首次实现月球软着陆和月面巡视勘察．为我阳探月工程开启新的征程。