小天体探测自主绕飞智能规划建模

针对小天体探测存在显著通讯延迟、任务执行效率低等问题,梳理了小天体探测智能规划需求,面向自主绕飞任务开展了智能规划研究。首先将该问题分解为平台任务智能规划和载荷任务智能规划两部分。针对平台任务智能规划问题,基于PDDL语言设计了探测器自主管理知识模型,提出了基于状态时间线扩展的求解算法;针对任务智能规划问题,建立了基于CSP问题的智能规划数学模型,提出了基于遗传策略的求解算法。最后开发了仿真系统进行算法验证。仿真结果表明:该方法可综合平台与载荷需求,在存储、能源、通信等多种约束条件下,对绕飞探测任务进行统一的任务规划,并得到指令序列和动作序列,能够提高任务管控的智能化程度,降低任务操作的复杂性。

一种考虑光照约束的地球同步轨道航天器自主绕飞轨道机动策略

针对地球同步轨道(GEO)航天器的在轨服务航天器自主绕飞问题,为了实现对目标的有效观测,本文研究提出了一种考虑光照约束的轨道机动策略。首先,在HILL坐标系中建立了服务航天器与目标航天器之间的相对运动模型,定义了光照方位角来描述太阳光照对目标航天器观测效果。然后,结合航天器相对运动特性,分析了自主绕飞的形成过程,设计了一种考虑光照约束的服务航天器实现自主绕飞的双脉冲轨道机动策略。最后通过数值仿真实验验证了算法的有效性。

基于混合状态机的航天器自主绕飞多模态控制

本文研究了对非合作目标的自主绕飞控制问题,提出了基于混合状态机的自主绕飞多模态控制方法。首先,根据自主绕飞任务目标和轨道安全性分析,定义了远程接近、近程接近、相对位置保持、绕飞转移、碰撞规避、撤离等状态以及各个状态的控制目标。其次,为了实现航天器各个行为状态之间的协调转换与控制,建立混合状态机模型对各个状态进行自主管理和监控,设计了状态之间跳转的转换函数。然后,根据不同状态的控制目标,设计了多模态运动规划与控制策略,实现多模态自适应有限时间跟踪控制。最后,对本文所提出的自主绕飞控制方法进行了仿真验证,仿真结果说明了所提出的方法的有效性。