x = 径向(外向)、y = 沿迹向(速度方向)。黄点●为初始位置,绿点●为目标(原点),红线为接近轨迹,蓝箭头为 Δv 方向。
$$\ddot{x} - 3n^2 x - 2n\dot{y} = a_x,\quad \ddot{y} + 2n\dot{x} = a_y,\quad \ddot{z} + n^2 z = a_z$$
Clohessy-Wiltshire 方程。n = 目标轨道平均运动(rad/s)、x = 径向、y = 沿迹向、z = 法向。面内(x,y)耦合,面外(z)独立振动。
$$n = \sqrt{\frac{\mu}{a^3}},\quad a = R_\oplus + h,\quad T = \frac{2\pi}{n}$$
μ = 398600.4418 km³/s²(地球重力常数)、R_⊕ = 6378.137 km、h = 轨道高度。由此确定轨道周期 T 和 n。
$$\Delta v_1 = -\Phi_{rv}^{-1}\,\Phi_{rr}\,\mathbf{r}_0,\qquad \Delta v_{\text{total}} = |\Delta v_1| + |\Delta v_2|$$
状态转移矩阵的闭解析解用于双脉冲交会。第一脉冲 Δv₁ 将初始位置 r₀ 转移到目标位置 r_f=0,第二脉冲 Δv₂ 消去到达时的剩余速度。