检索结果-内蒙古大学图书馆

宇航学报 2025年第3期46卷 544-554页

作者：徐瑞李世震李朝玉王棒朱圣英梁子璇北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室(北京理工大学) 北京100081

任务规划修复是探测器着陆过程中自主应对不确知小天体环境的关键,而小天体着陆任务时间约束复杂且耦合,时间约束推理的速度直接影响到规划修复的效率。针对小天体着陆任务规划修复中的时间约束松弛推理慢问题,提出变量值域支持列表以... 详细信息

任务规划修复是探测器着陆过程中自主应对不确知小天体环境的关键,而小天体着陆任务时间约束复杂且耦合,时间约束推理的速度直接影响到规划修复的效率。针对小天体着陆任务规划修复中的时间约束松弛推理慢问题,提出变量值域支持列表以保存变量间的影响关系,进而提出减量式弧一致时间约束松弛推理方法,减小约束松弛的推理范围,快速求解时间网络中变量的扩展值域,实现规划修复中时间约束松弛的高效推理。最后,以小天体着陆任务规划修复场景进行数值仿真,验证了方法的有效性和高效性,可为小天体着陆器快速任务规划修复提供支撑。

关键词：小天体探测任务规划规划修复时间约束推理减量式弧一致

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资源强耦合下改进遗传测控调度方法

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中国空间科学技术(中英文) 2025年第1期45卷 59-68页

作者：尹霞韩笑冬李朝玉徐瑞北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室(北京理工大学) 北京100081 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094

随着航天器智能化发展,航天器数量增加、任务数量及复杂度增加导致智能航天器测控需求增加,测控调度资源耦合程度增大,求解空间维度呈现指数型增长,然而现有方法对资源耦合问题的研究较少且调度效率无法满足任务需求。针对上述问题,提... 详细信息

随着航天器智能化发展,航天器数量增加、任务数量及复杂度增加导致智能航天器测控需求增加,测控调度资源耦合程度增大,求解空间维度呈现指数型增长,然而现有方法对资源耦合问题的研究较少且调度效率无法满足任务需求。针对上述问题,提出了资源强耦合下改进遗传测控调度方法,首先对多星测控调度问题进行建模,分析测控调度问题中的资源耦合性,定义适应度函数及哈希表类型的冲突字典;在遗传算法基础上设计了任务序列与收益并存的二维染色体编码形式,提出了优势任务相关的初始种群多线程并行生成方法,引导优化解的探索方向;设计了并行顺序解耦的交叉、变异算子,在冲突字典的辅助下,按照基因顺序实现高效实时的资源耦合处理,最终通过迭代得到测控调度解序列。通过多组仿真试验结果,证明了该方法均具有良好的收敛性,且与常规遗传算法对比试验中,该方法任务收益平均提高了21.31%,同时运行时间平均降低了24.36%,进而验证了资源强耦合下改进遗传测控方法的高效性,为智能航天器运行及管理提供技术支撑。

关键词：测控调度遗传算法资源耦合多星测控任务规划

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基于上升轨迹可达范围的目标拦截发射窗口计算

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宇航学报 2022年第4期43卷 403-412页

作者：贾飞达韩宏伟温昶煊北京理工大学宇航学院北京100081 深空探测自主导航与控制工信部重点实验室北京100081

针对低轨目标拦截任务,提出一种利用上升轨迹可达范围分析的发射窗口计算方法。首先,建立以上升时长和航程为性能指标的上升轨迹和优化模型,确定拦截器上升轨迹可达范围。然后,根据目标星下点与上升轨迹可达范围外包络的穿越关系以及拦... 详细信息

针对低轨目标拦截任务,提出一种利用上升轨迹可达范围分析的发射窗口计算方法。首先,建立以上升时长和航程为性能指标的上升轨迹和优化模型,确定拦截器上升轨迹可达范围。然后,根据目标星下点与上升轨迹可达范围外包络的穿越关系以及拦截器的上升时长范围,对发射窗口进行初筛,得到准发射窗口。最后,针对每一段筛选出的准发射窗口,通过精确判定目标星下点与每一上升时长可达范围子环的位置关系,得到每段准窗口中能够实现目标拦截的发射窗口,将其取并集得到针对目标拦截的精确发射窗口。仿真表明本文提出的计算方法能够快速准确得到目标拦截的发射窗口。

关键词：目标拦截可达范围发射窗口

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三体轨道动力学研究进展

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力学学报 2021年第5期53卷 1223-1245页

作者：李翔宇乔栋程潏北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 深空探测导航与控制工信部重点实验室北京100081

三体系统轨道动力学问题是航天动力学领域中的经典问题,具有丰富的理论与工程意义,并将在人类由近地延伸到深空的航天活动过程中起到至关重要的作用.本文回顾并总结了三体系统轨道动力学相关研究进展,并结合未来的深空探测的发展趋势,... 详细信息

三体系统轨道动力学问题是航天动力学领域中的经典问题,具有丰富的理论与工程意义,并将在人类由近地延伸到深空的航天活动过程中起到至关重要的作用.本文回顾并总结了三体系统轨道动力学相关研究进展,并结合未来的深空探测的发展趋势,展望了三体系统轨道动力学研究中的热点与挑战.首先阐述了三体问题的研究背景及意义,简要回顾了三体系统动力学模型的发展历程.其次,系统概述了三体系统平衡点附近的局部运动特性,介绍了平衡点附近周期轨道解析与数值求解方法,给出了拟周期运动的最新进展.同时总结了共振轨道、循环轨道、自由返回轨道等三类三体系统全局周期运动的动力学特性与研究进展.再次,从不变流形理论和弱稳定边界理论两个方面综述了三体系统中低能量转移与捕获轨道设计的研究进展.最后,综述了三体系统轨道动力学在编队飞行、导航星座设计两方面的应用,并展望了全月面覆盖轨道设计、三体系统下的小推力轨道优化和三体系统的三角平衡点开发利用中值得关注的轨道动力学与控制问题.

关键词：三体问题轨道动力学周期运动捕获轨道转移轨道

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小天体柔性附着状态协同估计方法

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宇航学报 2022年第9期43卷 1219-1226页

作者：崔平远陆晓萱朱圣英梁子璇葛丹桐北京理工大学深空探测技术研究所北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081

针对小天体附着过程易发生倾覆、反弹导致任务失败问题,提出“柔性附着”概念,替代传统小天体探测的刚性附着模式,为提高小天体附着任务可靠性提供新的解决思路和技术途径。在此基础上,针对柔性着陆器的状态估计问题展开研究。首先建立... 详细信息

针对小天体附着过程易发生倾覆、反弹导致任务失败问题,提出“柔性附着”概念,替代传统小天体探测的刚性附着模式,为提高小天体附着任务可靠性提供新的解决思路和技术途径。在此基础上,针对柔性着陆器的状态估计问题展开研究。首先建立了柔性着陆器近似模型,提出了柔性着陆器“等效面”概念及柔性着陆器姿态的近似表征方式,进而提出了柔性附着状态协同估计方法,并通过数值仿真检验了柔性着陆器状态协同估计的可行性。

关键词：小天体探测柔性附着等效面自主导航协同估计

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不规则小行星附着可达区生成方法

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宇航学报 2021年第12期42卷 1550-1558页

作者：黄美伊梁子璇崔平远北京理工大学深空探测技术研究所北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081

针对不规则小行星表面附着任务需求,提出了一种基于动态邻域搜索的可达区生成方法。首先,建立了可达区数学模型,并采用质心距映射函数对非定点附着的终端位置约束进行了处理。在此基础上,将可达区的优化问题转化为附着基准点计算、边界... 详细信息

针对不规则小行星表面附着任务需求,提出了一种基于动态邻域搜索的可达区生成方法。首先,建立了可达区数学模型,并采用质心距映射函数对非定点附着的终端位置约束进行了处理。在此基础上,将可达区的优化问题转化为附着基准点计算、边界起始点计算和边界点搜索三个子问题。针对附着基准点与边界起始点,分别通过最小燃耗轨迹优化与极限燃耗轨迹优化求解;针对边界点,设计了导向式动态邻域搜索方法,将复杂的非定点着陆优化问题简化为定点着陆燃耗优化与边界插值。最后,以小行星433 Eros为对象,对所提出的可达区生成方法进行了仿真。结果表明,该方法能够生成不规则小行星表面的可达区,具有较高的搜索求解效率,并适用于不同的初始位置和燃耗条件。

关键词：小行星附着可达区轨迹优化邻域搜索

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非凸二次约束下航天器姿态机动路径迭代规划方法

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宇航学报 2016年第6期37卷 671-678页

作者：武长青徐瑞朱圣英崔平远北京理工大学深空探测技术研究所北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081

针对复杂约束下航天器姿态机动路径规划问题,首先描述和分析了航天器姿态机动过程中面临的动力学和运动学约束、有界约束、姿态指向约束,把姿态指向约束利用非凸二次型进行表述;其次从能量最优角度出发,将该约束机动问题归纳为非凸二次... 详细信息

针对复杂约束下航天器姿态机动路径规划问题,首先描述和分析了航天器姿态机动过程中面临的动力学和运动学约束、有界约束、姿态指向约束,把姿态指向约束利用非凸二次型进行表述;其次从能量最优角度出发,将该约束机动问题归纳为非凸二次约束二次规划问题;然后引入线性松弛技术,将该问题转化成双线性规划问题,求出其中一个变量的凸包络和凹包络,降低求解复杂度,从而求出原问题的一个线性松弛。同时为了提高求解精度,提出一种基于评价函数的迭代规划算法,利用线性松弛求出的解作为初值,通过评价函数进行迭代规划,最终求出原问题的最优解。仿真结果表明该方法不仅可以满足复杂的姿态约束,得到全局姿态优化路径,而且能够降低能量消耗。

关键词：航天器姿态机动非凸二次约束二次规划评价迭代

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带落速落角约束的高超声速飞行器俯冲轨迹规划方法

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宇航学报 2022年第8期43卷 1052-1060页

作者：梁子璇黄美伊冉宇寰朱圣英北京理工大学深空探测技术研究所北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081

针对高超声速飞行器俯冲段精确打击任务需求,提出了一种能够同时满足落速与落角约束的轨迹规划方法。建立了两段式轨迹规划策略,第一段采用参数化控制剖面调节飞行速度,第二段采用传统偏置比例导引律实现落角控制。将控制剖面的参数设... 详细信息

针对高超声速飞行器俯冲段精确打击任务需求,提出了一种能够同时满足落速与落角约束的轨迹规划方法。建立了两段式轨迹规划策略,第一段采用参数化控制剖面调节飞行速度,第二段采用传统偏置比例导引律实现落角控制。将控制剖面的参数设计分解为多参数优化与单参数搜索两个问题:通过离线求解可行初始位置范围最大的多参数优化问题,提高控制剖面对初始偏差的适应性;通过在线求解带罚函数的单参数搜索问题,得到落速偏差最小的俯冲轨迹。结合高超声速飞行器模型,对所提出的俯冲轨迹规划方法进行了仿真。结果表明,该方法能够得到满足落速与落角约束的俯冲轨迹,具有较好的求解效率,且对初始状态偏差具有较强的鲁棒性。

关键词：高超声速飞行器俯冲段落速约束落角约束轨迹规划

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小天体主动附着制导与控制技术研究进展

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宇航学报 2021年第9期42卷 1057-1066页

作者：崔平远赵冬越朱圣英葛丹桐北京理工大学深空探测技术研究所北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

结合目前已实施的小天体附着探测任务,对小天体探测器主动附着涉及的制导与控制技术进行了系统性的回顾。首先,针对小天体附着任务风险高、不确定性强的特点,明确了主动附着的内涵,并分析了现有附着探测技术在自主性和安全性上面临的挑... 详细信息

结合目前已实施的小天体附着探测任务,对小天体探测器主动附着涉及的制导与控制技术进行了系统性的回顾。首先,针对小天体附着任务风险高、不确定性强的特点,明确了主动附着的内涵,并分析了现有附着探测技术在自主性和安全性上面临的挑战,阐述了提高探测器主动附着能力的重要性。在此基础上,归纳梳理了与主动附着相关的制导与控制技术最新研究进展。最后,结合未来小天体探测任务需求,总结了今后具有进一步研究价值的几个问题。

关键词：小天体主动附着环境感知制导与控制安全策略

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小天体不规则度与光学导航质心提取及应用

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宇航学报 2021年第1期42卷 83-91页

作者：崔平远贾贺朱圣英北京理工大学深空探测技术研究所北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对深空自主导航的小天体“形心和光心”提取问题,提出了小天体不规则度的概念,并给出了定义。小天体不规则度可以度量小天体形状和亮度的不规则程度,并作为不规则小天体质心提取方法的选取准则。首先提出了基于小天体不规则度的图像... 详细信息

针对深空自主导航的小天体“形心和光心”提取问题,提出了小天体不规则度的概念,并给出了定义。小天体不规则度可以度量小天体形状和亮度的不规则程度,并作为不规则小天体质心提取方法的选取准则。首先提出了基于小天体不规则度的图像处理方法选取准则,进而针对形状不规则程度较大的小天体,提出一种基于最小外接图形的不规则小天体形心提取方法。最后,对基于不规则度的图像处理方法选择和形心提取算法进行了仿真。结果表明,不规则度很好地刻画了小天体不规则特性,选取准则可以实现算法的有效选取,实现小天体质心的高精度提取。

关键词：小天体不规则度质心提取光学导航图像处理

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