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第1章 绪论1

1.1 研究背景与意义1

1.2 研究现状综述3

1.2.1 载人登月轨道研究3

1.2.2 地-月间转移轨道研究6

1.2.3 地球和月球附近交会对接7

1.2.4 全月面覆盖9

1.3 本文的工作和创新点10

1.3.1 本文的工作10

1.3.2 主要创新点11

第2章 月球探测器转移轨道和发射窗口特性13

2.1 引言13

2.2 地月引力空间转移轨道解析模型14

2.2.1 地月引力场模型14

2.2.2 地-月转移轨道设计14

2.2.3 月-地转移轨道设计18

2.3 地-月间发射窗口21

2.3.1 地球出发窗口21

2.3.2 月面上升窗口24

2.3.3 月球返回窗口25

2.4 高精度模型修正28

2.5 本章小结31

第3章 载人登月多段自由返回轨道33

3.1 引言33

3.2 多段自由返回轨道34

3.2.1 轨道定义34

3.2.2 多段自由返回轨道构建35

3.2.3 中途转移脉冲45

3.3 多段自由返回轨道特性分析49

3.3.1 轨道特性50

3.3.2 发射窗口55

3.4 高精度模型修正63

3.5 本章小结66

第4章 基于伪状态理论高精度多段自由返回轨道69

4.1 引言69

4.2 伪状态理论70

4.3 伪状态模型下多段自由返回轨道设计71

4.3.1 奔月段自由返回轨道71

4.3.2 Quasi-Lambert问题74

4.3.3 绕月段自由返回轨道76

4.3.4 初值修正77

4.4 绕月段与月球返回段轨道特性79

4.5 高精度模型下数值评估83

4.6 本章小结88

第5章 月球着陆器自主交会对接变轨策略规划89

5.1 引言89

5.2 交会对接线性化模型90

5.2.1 相对运动状态转移矩阵91

5.2.2 初始与末端条件92

5.2.3 交会对接方程组94

5.3 多模型迭代97

5.4 数值仿真99

5.5 本章小结105

第6章 考虑J2摄动月球附近交会对接局部最优控制107

6.1 引言107

6.2 受摄相对运动状态转移矩阵108

6.3 交会对接变轨策略优化109

6.3.1 目标函数与约束109

6.3.2 解析梯度推导110

6.3.3 目标函数与过程以及终端约束梯度112

6.4 数值仿真算例114

6.4.1 简化的Gim-Alfriend状态转移矩阵精度114

6.4.2 交会对接过程优化算例116

6.4.3 有限推力模型下变轨策略118

6.4.4 交会对接轨迹分析120

6.5 本章小结122

第7章 全月面覆盖变轨策略123

7.1 引言123

7.2 多段自由返回轨道124

7.2.1 限制性三体模型124

7.2.2 轨道一般特性125

7.3 全月面覆盖变轨策略规划127

7.3.1 二体模型下变轨策略规划127

7.3.2 高精度模型下修正130

7.4 数值仿真算例131

7.5 本章小结134

第8章 结论135

8.1 研究总结135

8.2 展望137

参考文献139

附录A Trust-Region Dogleg算法153

附录B 简化的Gim-Alfriend状态转移矩阵155

致谢161