深空测角测距融合定位光学信息优选方法研究

针对深空探测器自主定位问题,提出测角测距融合定位下光学信息的优化选取方法。分析光学测角与导航星测距的特性,建立测角-测距融合定位方案,在此基础上,综合测量几何构型与敏感器测量精度,表征测角信息整体可观度与相对可观度,并建立测角信息评价函数,利用启发式算法实现测角组合的优化选取。数值仿真表明:所设计的光学信息优化选取方法能有效提升导航性能。

时变指向约束下姿态参数空间离散化路径规划方法

为满足深空探测器在复杂动态环境约束下的姿态机动任务需求,解决时变指向约束下姿态路径规划求解困难、路径优化性能差的问题,提出了一种基于修正罗德里格斯参数(MRP)和动态路径搜索的姿态参数空间离散化路径规划方法。通过MRP空间的笛卡尔网格划分和非奇异空间构建,实现航天器姿态的参数空间离散化和指向约束表征。考虑指向约束的时变动态特性,在三维动态空间中搜索初始到目标姿态的机动路径,并引入路径节点的时间特性,在约束冲突时对路径进行实时修正,设计非奇异空间时变约束路径搜索算法,生成执行路径节点序列。进一步,对生成的路径节点进行插值拟合,基于逆动力学方法计算角速度和控制力矩,完成姿态机动轨迹规划。仿真结果验证了该方法的有效性,可为深空探测器在时变指向约束下规划出姿态机动执行路径。

小天体柔性着陆任务规划的动态时间约束推理方法

针对小天体柔性着陆任务规划中的复杂耦合时间约束一致性推理效率问题,建立任务规划时间约束网络,通过划分时间约束类型,设计约束动态添加策略,提出动态弧一致时间约束推理方法,限制新添加约束的传播范围,局部求解时间网络一致性,实现规划过程中时间约束网络一致性的高效维护。最后,构建小天体着陆规划场景,生成着陆任务规划活动及时间约束。仿真结果表明,与现有时间约束推理方法相比,所提出方法提高了时间约束推理效率,进而可为小天体柔性着陆任务规划提供支撑。

小天体多节点着陆器强化学习任务规划方法

针对中国提出的小天体多节点着陆器节点运动强耦合,着陆规划过程复杂、执行易偏差、重新规划速度慢特点,提出一种多节点着陆器强化学习任务规划方法。该方法首先将状态空间规划逻辑模型描述为矩阵,利用模型矩阵将任务规划建模为马尔科夫过程,之后通过状态哈希的广度优先搜索算法筛选随机生成状态,生成有效多节点着陆器状态空间始末状态,构建虚拟状态空间训练环境,随机切换始末状态训练强化学习智能体,提升节点的规划适应能力,实现多种条件下的任务规划。对着陆任务进行仿真,实验表明训练后智能体成功完成所有测试任务,且规划效率比POPF3规划器更高,在方案频繁调整的短序列任务上规划速度优势更大,可以更好地应用于多节点着陆器的任务规划。

卫星星座碰撞规避快速轨迹优化方法

针对外部威胁物体对近地轨道巨型卫星星座带来的碰撞威胁问题,提出了一种碰撞快速规避方法.通过计算外部威胁物体距离星座轨道面的最小距离,判断碰撞发生风险,对碰撞进行快速预测.在此基础上,设计了一种碰撞规避快速轨迹优化方法.碰撞规避轨迹优化问题是一个非线性规划问题,以规避时间和燃耗为优化指标,考虑星座的在轨服务性能和卫星的机动能力,将飞行时域映射到给定区间,并引入中间变量,将规避轨迹约束松弛凸化为一系列凸约束,使用一阶泰勒展开式进行线性化,进而将碰撞规避轨迹优化问题转化为一个二阶锥规划问题,并采用凸优化算法求解.仿真结果表明,凸优化求解时间仅07s,能够提升规避轨迹优化问题的求解效率,缩短求解时间.

小天体柔性附着技术

针对探测器在小天体附着任务中面临的弱引力环境下易反弹和倾覆问题,论述了柔性附着方式,并探讨了柔性附着的关键技术。首先分析了小天体附着任务的特点和由此引发的主要技术问题;进而结合已实施的小天体附着任务,探讨了现有的“刚性+缓冲”方式与“接触即走”方式的特点及不足,并介绍新型的“柔性附着”方式。在此基础上,围绕柔性附着方式,对自主导航与制导控制等关键技术的研究进展与难点进行了总结和分析,并讨论了未来研究方向。