基于Koopman算子的地月平动点附近航天器6自由度运动状态预测
Abstract
平动点航天器的姿轨维持、燃料优化和避免碰撞均离不开对其运动状态的有效预测, 然而三体问题的不稳定性和轨道-姿态耦合性给状态预测带来了困难. 针对平动点大型航天器的6自由度运动状态预测需求, 提出了基于Koopman 算子的线性预测器构建方法. 首先, 建立了针对平动点大型航天器的圆型限制性三体轨道-姿态运动模型. 接着, 基于Koopman算子理论, 对平动点航天器运动进行数据采样, 构建了航天器的6自由度运动状态线性预测器. 最后, 利用仿真数据分析了近直线Halo轨道不同区域的运动预测器效果. 仿真结果表明, 基于Koopman算子的预测器在轨道运动预测和姿态运动预测方面都优于基于周期解局部线性化的预测方法. 同时, 尽管在近月点区域有强烈的不稳定性, 所提出的预测器仍能对运动状态作出一定预测.
