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摘要
针对月面大范围转移运载器垂直起降、机动次数多且着陆精度要求高的问题，提出了一种基于双层凸优化模型的最优轨迹规划方法。首先，建立运载器质心运动方程，在考虑初始位置、终端位置、速度约束与推力约束等条件下，构建大范围轨迹优化模型，对非线性最优问题进行线性化与离散化；其次，将大范围最优轨迹规划问题转换为双层凸优化问题，将动力上升段、大范围动力飞行段、垂直下降段的最优化问题作为内层凸优化问题，通过内点法求解，同时结合燃料最优化目标，设计目标函数，作为外层凸优化问题，通过梯度下降法迭代计算，得到大范围垂直起降的燃料最优轨迹。仿真结果表明，提出的算法可得到运载器大范围转移轨迹的燃料最优解，满足月面运载器高精度软着陆的任务需求；在考虑位置误差的情况下进行蒙特卡洛仿真，结果表明算法具有较好的鲁棒性。
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