一种超参数自适应航天器交会变轨策略优化方法

利用强化学习技术,本文提出了一种超参数自适应的燃料最优地球同步轨道(GEO)航天器交会变轨策略优化方法。首先,建立了GEO航天器交会Lambert变轨模型。以变轨时刻为决策变量、燃料消耗为适应度函数,使用改进式综合学习粒子群算法(ICLPSO)作为变轨策略优化的基础方法。其次,考虑到求解的最优性和快速性,重新设计了以粒子群算法(PSO)优化结果为参考基线的奖励函数。使用一族典型GEO航天器交会工况训练深度确定性策略梯度神经网络(DDPG)。将DDPG与ICLPSO组合为强化学习粒子群算法(RLPSO),从而实现算法超参数根据实时迭代收敛情况的自适应动态调整。最后,仿真结果表明与PSO、综合学习粒子群算法(CLPSO)相比,RLPSO在较少迭代后即可给出适应度较高的规划结果,减轻了迭代过程中的计算资源消耗。

欧空局的GTO上碎片消除方法研究工作

本研究报告介绍地球同步转移轨道(GTO)被污染情况及其影响,并指出影响GTO上物体轨道寿命几大因素。最后详细地介绍欧空局的几种GTO上碎片消除方法研究工作,并指出采用主动推进离轨是减少轨道寿命较为理想方案。

转发式测定轨技术及其研究进展

基于卫星双向时间传递原理,国家授时中心提出了转发式卫星测定轨方法,已将GEO通信卫星的测定轨精度提高到米级水平。近年来,转发式测定轨技术不断发展完善,观测目标已由单一GEO卫星扩展到北斗IGSO卫星(I1-S)。本文描述了转发式测量模型,并给出了转发式测定轨新系统对GEO卫星和北斗IGSO卫星(I1-S)的测定轨结果。经过试验验证,GEO、IGSO卫星的重叠弧段的轨道差的RMS值已分别达到2 m和0.9 m。长期的试验应用和分析表明,转发式测定轨技术的主要特色和优越性在于:转发测距与钟差分离,便于实现精密定轨;以精密时间测量为基础,测距精度高(2 cm),并且不受气象条件制约;使用微波频段和扩频技术,易于远距离测轨;该技术所需的星上透明转发器载荷成熟且易于小型化。从未来应用来看,转发式测定轨技术适用于中高轨航天器的精密测定轨,尤其对高轨卫星测定轨有明显优势,可用于开展相关科学研究。

基于微波等离子推力器的地球同步轨道卫星任务优化计算

将微波等离子推力器 (MPT)应用于“东方红三号”(DFH 3)卫星的推进子系统 ,完成其轨道转移和南 北位置保持任务。建立了卫星任务和系统优化计算模型 ,采用遗传算法对卫星轨道转移和位置保持任务进行优化模拟计算。讨论了推力弧段和推力等对卫星变轨时间、MPT累积工作时间、卫星干质量和有效载荷的影响。结果表明 ,采用MPT可大大减少推进剂工质消耗 ,增加有效载荷 ;变轨时间明显大于化学推进 ,但小于相同电功率的其他电推进。

基于转发式一发多收模式的GEO卫星定轨研究

实现了基于一发多收模式的地球同步轨道卫星精密测定轨,一发多收测轨模式是转发式测定轨技术中一种观测模式。测轨站主站向卫星发射一个伪码扩频信号,经卫星转发器转发,传向主站和副站,形成主站的自发自收和副站的主发副收的测轨模式。并依托中国科学院国家授时中心的西安站、长春站和喀什站开展C波段一发多收观测定轨试验。主站的发射系统时延和卫星转发器的时延可以通过解算中的参数估计予以解算,副站的系统误差经标校方法抵消其影响。试验以自发自收的定轨结果评估一发多收的定轨精度,结果表明一发多收定轨精度可达10 m量级,也说明一发多收观测模式是一种有效的精密测定轨方法。

面向GEO目标的快速在线在轨服务任务规划

针对地球同步轨道多对多在轨服务任务规划问题,提出了一种基于拍卖算法和先验知识的改进启发式拍卖算法(IHAA)。首先,建立了基于Lambert变轨的任务规划问题表征,设计了给定变轨时长约束下的快速燃料最优估计策略。其次,针对考虑J 2摄动影响的航天器在轨服务规划问题,提出了一种基于拍卖算法的快速求解流程。其中,为确定每一轮拍卖算法任务列表,提出了基于变轨先验知识的目标优先级排序启发式策略,实现了快速的服务时序确定方法;此外,为减少因部分航天器服务能力低导致的分配失败情况,设计了一种基于失败任务再分配的重拍机制。最后,将所提算法与遗传算法、模拟退火算法进行了对比,结果表明IHAA可以快速给出相对适应度较高的规划结果,可用于突发事件星上在线自主规划,亦可提供优化算法初值以提升规划效率。

微风M上面级多次变轨分析

国外上面级常采用多次变轨形式进行高轨卫星发射,以微风M上面级为典型代表。从发射场纬度、重力损失影响及入轨精度等多个角度分析微风M上面级地球同步转移轨道(GTO)入轨采用多次变轨策略的原因,通过仿真比较了异面机动多次变轨与单次变轨的优劣,并给出了理论解释,最后提出对中国上面级研制与发展的启示。