面向战区联合作战的空间需求响应任务规划

针对战区联合作战中的空间需求响应问题,描述了面向战区联合作战的空间需求响应任务规划的背景;从空间资源能力、空间需求响应机制、空间需求响应效益和代价等方面,分析了空间需求响应任务规划所需考虑的主要因素;定义并描述了任务规划模型,设计了任务规划计算方法,并结合战区联合作战实际进行了案例仿真与分析,验证了模型和方法的有效性,为战区联合作战中空间需求的有效响应提供了理论和方法支撑。

基于虚拟空间三维体素—语义地图的机械臂任务规划

任务规划算法是机械臂在未知环境下具备抓取能力的基础,为此提出一种基于三维体素—语义地图的机械臂虚拟空间任务规划方法。在获取完整点云场景的基础上,利用基于掩码区域的卷积神经网络实现目标检测与实例分割,构建由三维点云、语义信息、三维计算机辅助设计模型组成的体素-语义混合地图;优化A*算法完成机械臂末端执行器最优路径规划,利用贝塞尔曲线完成轨迹优化;探究抓取不同几何体时的机械臂末端位姿,分解抓取、放置等复杂任务,形成基于语义驱动的空间任务规划。在虚拟空间通过仿真试验,表明了所提算法的有效性和快速性,同时该算法可支撑机械臂执行各种复杂的抓取任务,并提升机械臂的智能水平。

空间站机械臂任务规划方法

任务规划技术是航天任务执行过程中的核心关键技术,针对空间站机械臂的外自主行为受限、行为多样、分支众多,存在多类型约束以及多资源条件限制等特点,对空间站机械臂任务规划方法进行研究。对任务需求进行分析形成月事件,地面工程师给出将任务分解为子任务的建议,将月事件分解为具有逻辑关系的飞控事件,飞控事件集合描述了航天器不同的行为及不同模式下的行为,每一个模式下的飞控事件由控制动作或控制动作序列构成,建立了分层规划对象模型。同时,构建状态空间集合描述时变的器上状态和状态值,在飞控事件层和控制动作序列层建立状态推理模型。采用多约束逻辑表达式对联合约束进行描述,将运动飞控事件进行归一化设计。在时间的调度和资源条件限制下在规划器中进行迭代求解,生成地面控制动作序列,实现任务目标并用于任务实施。在空间站机械臂在轨任务中验证了该方法的正确性和高效性。

国际空间站舱外多载荷运行任务规划

空间站舱外载荷平台支持部署众多不同类型的载荷,为开展大规模空间科学研究提供了机会.但随着舱外载荷数量及相应任务量的不断增加,且在受限于资源约束的情况下,需要制定科学合理的任务规划,以提高舱外载荷的工作效率.针对舱外多载荷运行任务规划方法,深入分析了国际空间站舱外载荷任务规划现状,重点分析了其舱外载荷平台、载荷类型及特点和多载荷运行任务规划方法,分析当前任务规划策略、方法及未来发展方向.根据中国空间站舱外载荷平台特点,从载荷总体设计和运行任务规划方法等方面为中国空间站后续舱外多载荷系统运行任务规划提供参考和建议.

基于任务驱动的网络空间导论课程教学改革

针对网络空间导论课程传统教学模式存在的痛点,结合该课程的教学内容与特点,提出基于任务驱动的混合教学模式,重点从课程内容设计、在线课程资源建设、教学过程设计3方面阐述教学改革的方案和实践,并通过学生成绩分析说明该混合教学模式有效培养了学生积极的学习态度与自主学习能力,显著提升了教学效果。

空间众包中一种支持高效任务分配的隐私保护方案

空间众包中的位置隐私泄露问题近些年来已经引起了学术界和产业界的广泛关注。面对这一挑战,不少研究者提出了相应的隐私保护方案来保护任务分配过程中参与者的位置信息安全。然而,这些方案在分配效率方面有所限制,不具备高效性。针对这一问题,提出了一种高效的隐私保护方案,使用网格索引四叉树结构来实现高效且稳定的任务分配服务,并使用一种对称隐藏向量加密算法来保护参与者的隐私安全。大量基于真实数据集的仿真实验表明该方案能够支持高效的任务分配服务。

冗余漂浮空间机器人多任务轨迹规划

针对冗余漂浮空间机器人在单次行程中连续执行多项轨道任务的能耗最优轨迹规划问题,本文提出一种改进遗传算法,将同时优化3种类型基因引入,使得每条染色体包含3部分,即任务序列、与任务序列对应的关节构型序列和描述机器人关节轨迹的正弦多项式系数,对染色体的3部分进行独立编码,并在迭代寻优过程中对3个组成部分独立执行交叉和变异操作。仿真结果表明:与传统遗传算法相比,本文算法具有精度高、计算量少和CPU时间短的优点。

NASA公私合营技术开发模式研究——基于空间技术任务委员会(STMD)视角

发挥好企业创新主体作用和政府组织作用,有助于开展高效关键核心技术攻关。美国多个公共部门在重大科技项目上采用公私合营(PPP)模式,其中尤其以美国航空航天局(NASA)的模式最为著名,这种模式较大地提升了重大航天技术开发效能,同时带动了产业发展。本文以NASA下属负责新兴空间技术开发的空间技术任务委员会(STMD)为研究对象,分析该机构技术投资方向凝练机制和公私合营技术开发模式的运行机制,总结STMD主导的NASA公私合营技术开发模式的特征有:1)多线程技术开发任务遴选模式;2)任务决策与计划执行模块联动模式;3)公私合营技术开发模式差异化设置模式。最后从强化政企合作技术攻关的战略布局、优化政府部门重大科技任务的遴选模式、建立差异化的政企技术攻关计划组合三个方面提出我国改进政企合作的对策建议。

国土空间生态保护和修复重点区域识别与主要任务研究——以兴化市为例

新时期生态保护和修复是守住自然生态安全边界、促进自然生态系统质量整体改善的重要保障,科学划定生态保护和修复重点区域对维持区域生态系统功能与可持续发展具有重要意义。本文以兴化市为研究对象,通过分析兴化市的生态定位和生态安全格局,划定生态保护和修复重点区域,并根据兴化市生态本底评价结果及现存主要生态问题提出各重点区域对应的生态保护修复主要任务。

面向中国式现代化的国土空间格局优化:基本遵循、理论逻辑和战略任务

研究目的:立足中国式现代化五大基本特征,剖析国土空间格局优化和中国式现代化的关系,为国土空间治理体系和治理能力现代化水平的提升提供参考。研究方法:文献研究法,综合分析法。研究结果:(1)中国式现代化具有的人口规模巨大、全体人民共同富裕、物质文明和精神文明相协调、人与自然和谐共生、走和平发展道路五大特征是国土空间格局优化的基本前提、基本要求、基本原则、基本伦理和基本追求;(2)国土空间格局优化能够以“人地耦合”的基础逻辑、“规律纠偏”的功能逻辑、“文化精神”的引导逻辑、“生态文明”的支撑逻辑和“全球治理”的参与逻辑,助力中国式现代化的实现;(3)基于“需求—功能”的匹配思路,面向中国式现代化的国土空间格局优化战略任务是打造人地协调、融合均等、文明有序、优美和谐和安全共治的国土空间新格局。研究结论:中国式现代化的五大特征是国土空间格局优化的基本遵循,而国土空间格局优化则是助力中国式现代化实现的有效手段。未来,国土空间格局优化应当沿着中国式现代化的根本道路,不断提升国土空间治理体系和治理能力现代化水平。

面向路网的空间众包隐私保护任务分配算法

隐私保护和任务分配是空间众包的2个核心问题。现有研究大多基于欧氏空间使用地理不可区分性保护位置隐私,但忽略了底层的路网信息,由此带来了众包工人的隐私泄露和效用损失。为了保护工人位置隐私,同时产生较小的效用损失,提出了面向路网的隐私保护批处理任务分配算法。首先,提出了图指数机制优化问题,并设计了一种贪心算法寻找近似最优解,同时引入边缘服务器作为工人的隐私保护代理。然后,将任务分配问题转化为以工人旅行距离为权值的二分图最大流问题,采用KM算法得到最优解。最后,通过实验验证了所提算法在隐私保护程度和效用上均有明显提升。

混合空间目标下的多航天器抵近观测任务规划

研究了服务航天器对多个空间目标的抵近观测任务规划问题,并考虑了高价值航天器、普通航天器以及失效航天器或空间碎片3类待观测目标。通过构建合理的评价体系,对目标观测的任务方案进行评分。建立了综合观测目标数量、观测目标类型、燃料消耗、单次点火速度增量以及任务时长的多约束优化模型,涉及的优化变量包括目标分配向量、观测次序向量以及观测时刻向量。服务航天器通过一种四脉冲机动策略抵近每个目标。采用进化算法求解规划问题,并提出一种基于动态规划(DP)的局部搜索策略以优化观测时刻,提升优化效率。最后分别给出了针对单一类型和混合类型空间目标的抵近观测任务规划算例,通过与传统进化算法的求解结果对比,说明了所提出的DP搜索策略的优势。

以用户体验为导向的空间众包任务分配研究

任务分配是空间众包平台面临的一大挑战.在空间众包中,工人要到达指定地点才能完成空间任务,很多研究直接将二者之间的距离作为设计任务分配方案的优化目标.然而,对前往地点的熟悉程度也是工人能否及时到达指定位置,高效完成任务的关键,这一点被很多研究忽略.另外,工人的偏好和声誉在大多任务分配研究中也没有被利用.为了挑选合适的工人以提高结果质量,本文从用户体验出发,兼顾工人的意愿和请求者的利益,构建最大化任务成功完成的可能性分配(MPA)模型.在求解MPA模型中的全局目标函数时,本文提出了一种改进的模拟退火算法,即MPS-SA算法,该算法每次迭代产生新解时考虑了搜索的随机性和方向性以提高获得最优解的概率.最后本文在真实数据集和仿真数据集上通过实验,证实了MPS-SA算法的有效性.

空间众包下移动工人的跨区域在线多任务分配

空间众包中现有的任务分配方案主要集中在点任务上,对区域任务分配研究较少,并且多数研究以离线任务分配为基础.然而想要实现区域任务的真正应用,在线分配方案的提出更为重要.本文为区域任务提供了一个有效的在线任务分配方案,该方案在预算和时间约束下,可以最大化区域任务的总体质量得分.首先提出一种预分配算法(PA)通过历史数据对工人和任务进行预分配.然后提出了基于移动工人的在线跨区域分配算法(CRMW),并设计多轮分配机制提高任务分配的成功率.该算法分不同轮次在同一区域和所有区域之间进行分配,并采取基于原始质量比的激励机制,从而进一步提高分配算法的命中率.最后提出区域任务分解算法(RTDA)将任务进行子任务分解,并通过优化粒子群算法为子区域任务选择合适工人.本文通过在真实数据集上进行对比实验,从质量分数和运行时间两方面进行比较,并表明了本文算法对质量分数的提高具有一定的有效性.

虚拟环境中大尺度空间定向能力的地域差异

基于空间参照系理论,本文采用虚拟现实技术探讨了大尺度空间定向能力的地域差异及其原因。实验1采用基于两种空间参照系且生态效度更高的路线重走与回溯任务以考察空间定向能力的地域差异;实验2进一步采用基于空间参照转换灵活性的定向接近任务以澄清该差异产生的原因;实验3通过在任务前激活环境中心参照,提高转换灵活性以改善南方被试大尺度空间定向能力。结果发现,大尺度空间定向能力存在地域差异,北方被试更擅长环境中心参照的任务,南方被试的自我中心参照在任务中有更大优势作用;说明该地域差异除与个体空间参照使用偏好有关之外,还与其空间参照转换灵活性有关;而当南方被试环境中心参照被激活,任务绩效显著提升。

一种动态锁定式多星协同任务规划的A2C算法

提出了一种基于强化学习算法的多星协同任务规划方法。该方法将多星协同任务规划视为多个双星协同规划,采用相邻双星锁定的方式来共享双星任务规划结果信息,基于A2C(优势动作评价)强化学习算法对双星任务规划的结果进行再调整。针对多星协同任务规划状态空间复杂且变化的问题,设计了两级状态空间和价值评价函数决策的方法,对强化学习所依赖的状态空间进行维度限制,确保智能体对任务进行调整的过程不影响状态空间维度。算法设计过程考虑了多种约束条件,设置了天气、成像质量和成像优先级等可调参数作为强化学习A2C算法的评价参数,这些可调参数有助于用户自定义决策评价体系。最后,通过仿真验证了算法的可行性。仿真结果表明,该算法多星协同任务规划的组合任务抛弃率小于10%。

眼动追踪的动态任务评估脑卒中后单侧空间忽略的价值研究

背景单侧空间忽略(USN)是脑卒中后常见的认知障碍之一,严重影响患者的功能恢复和生活质量。因此,客观地评估对于促进患者功能恢复至关重要。目的探究基于眼动追踪的动态任务评估亚急性期脑卒中患者USN的可行性。方法选取2021年9月—2022年7月在南充市中心医院康复医学科招募30例亚急性期脑卒中住院患者为研究对象。采用行为不集中测试的常规分项(BIT-C)、凯瑟琳波哥量表(CBS)以及基于眼动追踪的动态任务评估患者USN情况,入院1周内完成,并记录评估过程中的不良反应。CBS得分>0分被诊断为USN。BIT-C总分<129分被诊断为USN。基于眼动追踪的动态任务评估过程共计2 min,根据患者注视点的空间分布情况将患者分为:非USN患者(注视点分布于4个区域)和USN患者(注视点未分布于4个区域),由2名专业的康复治疗师完成患者的临床量表评估和基于眼动追踪的动态任务评估。对3项评估结果进行相关性分析和一致性分析。结果基于眼动追踪的动态任务评估结果显示,30例患者中有14例患者为左侧USN患者,16例患者为非USN患者。USN患者在右侧屏幕注视点占比高于非USN患者(Z=-4.776,P<0.001);USN患者左右侧屏幕间注视点占比比较,差异有统计学意义(Z=-3.490,P<0.001)。BIT-C评估结果显示,15例患者BIT-C总分<129分,被诊断为USN患者,余下15例为非USN患者。CBS评估结果显示,16例患者存在不同程度的USN,其余14例为非USN患者。BIT-C和基于眼动追踪的动态任务在评估USN患者的检出情况上高度一致(Kappa=0.933,P<0.001);Spearman秩相关分析结果显示,患者右侧注视点占比与BIT-C总分呈负相关(rs=-0.776,P<0.001)。CBS和基于眼动追踪的动态任务在评估USN患者的检出情况上有较高的一致性(Kappa=0.867,P<0.001)。结论基于眼动追踪的动态任务评估脑卒中后USN是可行的,其评估结果与BIT-C和CBS评估结果具有较高的一致性,且评估过程耗时较少,患者参与度高、积极性强,可以作为标准USN评估的一种补充。

空间站任务地面测控设备自动化运行方案的设计与实现

针对我国航天地面测控设备现有自动化运行模式只适用于常规卫星任务而不适用于空间站任务的现状,提出了一种不改动设备现有软硬件的空间站任务自动化运行方案,设计了一种目标自适应的自动化运行软件流程。基于此流程,采用定时发送的任务队列技术,开发了一款自动化运行辅助软件,可使地面测控设备的自动化运行具备目标自适应功能,无论是在常规卫星任务还是空间站任务下均能实现自动化运行。针对空间站任务,在某测控设备上对该辅助软件进行了约两个月的自动化运行验证,结果表明该辅助软件可行、实用。经过多次迭代,目前自动化运行辅助软件运行稳定可靠,使用灵活方便。

基于高斯混合过程的空间机器人任务空间预测控制方法

针对空间机器人的精准操控需求和任务空间控制问题,提出了一种基于高斯混合过程的模型预测控制方法。在建立的空间机器人标称模型基础上,考虑实际工作过程中由于关节摩擦、参数测量误差导致的建模误差,利用高斯混合过程对标称模型的不确定性进行精确、高效的分析和修正。其次,基于修正后的模型提出了非线性模型预测控制方法,在考虑实际物理约束,如关节限位、输入饱和等的情况下,实现了空间机器人基座和机械臂末端位姿对期望轨迹的直接精准跟踪。最后,考虑航天器在轨操控中的推力器冗余配置问题,设计了推力分配方案,并通过仿真结果校验了所设计控制方法的有效性。

波音“星际客船”首次载人飞行试验任务分析

美国东部时间2024年6月5日10:52,波音公司研制的“星际客船”(Starliner)搭乘宇宙神-5(Atlas-5)运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地第41发射台成功发射。此次任务原定于5月6日发射,过程中一波多折,故障频发,发射前及在轨均出现故障,导致任务推迟。本次任务是“星际客船”首次载人飞行试验(CFT),也是首次执行“国际空间站”(ISS)载人航天任务。