异构船舶编队航行的研究现状与技术展望

随着航运业智能升级和降本增效的需求日益增大,如何在减员增效的目标下最大限度提升船队运力成为主要挑战。以异构船舶编队航行为特征的编组运输是重要的解决途径之一。随着科学技术的不断进步,基于单船的少人化、自主化得到了广泛关注,以多船编队为核心的应用开始崭露头角。现有船舶编队研究大多停留在以小型无人艇为对象的同构编队理论研究上,在实际货运场景下,船舶存在特征参数、动力特征、智能等级、控制方式等方面的显著差异,形成了异构船舶的主要特性,致使现有编队理论缺乏实际可行性。为了实现异构船舶编队航行,通过分析异构船舶编队的应用场景,提出以提升运输效率、改善营运成本、降低碳排放为核心的异构船舶编队策略,深入探讨异构特性问题,分析异构船舶编队控制的难点问题,阐明了异构船舶编队实现的必须条件。

面向空间引力波探测的多边形编队设计方法

航天器编队构形设计是航天器编队飞行与控制首先要解决的问题。本文总结了空间引力波探测任务的正三角形编队设计方案,对3种典型的三角形编队构形生成机理进行了归类和比较分析。随后根据引力波探测原理,将三角形编队方案拓展到任意多边形编队方案,并给出了实现引力波探测器激光链路中转的多边形编队光路设计方法。在此基础上,给出了基于Clohessy-Wiltshire方程与周期匹配原理相结合的多边形编队设计方法,包括多边形框架编队与多边形网格编队两种全新编队类型。研究结果将为包括空间引力波探测在内的多种航天任务的编队构形设计提供理论基础。仿真结果表明,航天器编队构形设计方法设计出的编队臂长足够稳定,具有潜在的工程应用前景。