2014年A题嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略

资 源 简 介

2014年A题嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略

详 情 说 明

嫦娥三号是我国首个实现月球软着陆的探测器，其轨道设计与控制策略是该任务成功的关键技术难点。软着陆过程需要精确控制探测器从环月轨道到月面着陆的全过程，主要分为以下几个阶段：

首先是动力下降段，探测器需要从15公里高度开始制动减速。这一阶段要解决的主要矛盾是燃料消耗与制动效率的平衡问题，采用变推力发动机结合姿态调整的方式实现最优制动。

接着是接近段，在距月面2-4公里高度时转入垂直下降模式。此阶段需要处理地形识别与避障问题，通过光学和激光测距系统获取月面三维信息，实时调整着陆轨迹避开危险区域。

最后的悬停段位于距月面100米高度，进行精确的位置修正和下降速度控制。此时发动机推力需要实现厘米级的精确调节，确保着陆瞬间的垂直速度小于2m/s的安全阈值。

整个制导控制采用闭环反馈系统，融合了惯性测量、微波测距和光学导航等多源信息。轨道优化方面采用了分段线性化的方法，将非线性动力学方程转化为多个线性段求解，既保证了计算效率又满足了精度要求。