火星进入轨迹优化与制导方法

火星进入轨迹优化和制导是火星着陆探测的重要技术之一。本书在综述国内外火星进入任务进展和相关轨迹优化与制导方法的基础上，借助于最优控制、凸优化、不确定性量化、鲁棒优化和模型预测控制等理论来解决火星进入轨迹优化与制导难题，提出了适用于确定性环境和不确定性环境下的轨迹优化算法、以及具有高鲁棒性的制导算法。本书的主要内容是作者及其团队在过去数年间的研究成果，在介绍原创性工作的同时，综述并剖析了国内外火星探测领域的现状与动态，详细介绍了火星进入问题在探测器构型、轨迹优化思路和制导算法方面的最新研究。因此，本书不仅可作为深空探测、飞行器轨迹优化与制导等领域学者和研究生等的学习资料，其丰富的仿真和结论也可为工程技术人员解决相关实际问题提供参考，从而为我国未来的火星采样返回和载人登陆任务提供一定的技术储备。

\"李爽，工学博士，南京航空航天大学教授，博士生导师。主要从事航天器动力学与控制、飞行器博弈对抗规划与控制、多星组网协同观测智能规划、深空探测和航天技术新概念等方面的教学与科研工作。 2020年入选爱思唯尔（Elsevier）“ 中国高被引学者”榜单，2022年入选斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家榜单”，获教育部科技进步二等奖。作为课题负责人，先后主持国家自然科学基金项目4项、十三五民用航天课题1项、载人航天预研课题1项、国家“863”计划课题2项，教育部博士点基金等省部级课题10余项。以第一作者或通讯作者身份发表学术论文150余篇，其中SCI收录110篇，申请发明专利50项（授权27项）。 \"

第一部分 基础知识 第1章 绪论 1.1 火星着陆任务概述 1.1.1 无人火星着陆任务 1.1.2 载人火星登陆计划 1.2 火星进入轨迹优化方法研究进展 1.2.1 启发式方法 1.2.2 直接法 1.2.3 间接法 1.2.4 不确定性优化方法 1.3 火星进入制导方法研究进展 1.3.1 参考轨迹跟踪制导 1.3.2 预测校正制导 1.4 小结 第2章 相关理论基础 2.1 火星进人动力学模型 2.1.1 火星环境模型 2.1.2 坐标系定义及其关系 2.1.3 火星进入器模型 2.1.4 动力学模型 2.1.5 约束条件 2.1.6 进入几何 2.2 最优控制理论概述 2.3 伪谱法概述 2.3.1 Legendre伪谱法 2.3.2 Chebvshev伪谱法 2.4 凸优化理论概述 2.4.1 二阶锥规划 2.4.2 二次约束二次规划 2.5 不确定性理论概述 2.5.1 不确定性的定义与分类 2.5.2 不确定性建模的数学基础 2.5.3 不确定性量化的基本方法 2.6 鲁棒优化理论概述 2.6.1 鲁棒优化的基本概念 2.6.2 鲁棒优化的基本方法 2.7 小结 第二部分 确定性优化方法 第3章 火星进入轨迹的改进Gauss伪谱优化方法 3.1 火星进入轨迹优化问题描述 3.1.1 火星进入动力学方程 3.1.2 约束条件 3.1.3 目标函数 3.1.4 优化问题描述 3.2 粒子群算法 3.3 Gauss伪谱法 3.4 混合优化策略 3.5 仿真分析 3.6 小结 第4章 火星进入轨迹的改进序列凸优化方法