空間飛行器智能自主控制研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的興起及其在軍事上的應(yīng)用，戰(zhàn)場(chǎng)空域迅速?gòu)拇髿鈱訑U(kuò)展到外層空間，軍事活動(dòng)和國(guó)防安全領(lǐng)域也得到了相應(yīng)拓展。這一切正在改變現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)，陸、海、空、天、電一體化成為現(xiàn)代高技術(shù)條件下局部戰(zhàn)爭(zhēng)的主要作戰(zhàn)形式。爭(zhēng)先進(jìn)入空間、利用空間和控制空間，已成為世界各軍事大國(guó)國(guó)家安全與發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)火很有可能首先從太空中的軍用航天器點(diǎn)燃，空間作戰(zhàn)將成為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的一種重要模式。 本文來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃“基于

2、圖形模型的空天飛行器智能自主優(yōu)化機(jī)制”，該基金的主要任務(wù)是構(gòu)建基于動(dòng)態(tài)圖形模型的智能進(jìn)化機(jī)制，以適應(yīng)背景因素多變、實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)、智能性要求高的非線性、復(fù)雜大系統(tǒng)等優(yōu)化問(wèn)題，并將此機(jī)制應(yīng)用于空天飛行器的智能自主控制。本文圍繞這個(gè)任務(wù)，重點(diǎn)研究空間飛行器智能自主的反衛(wèi)星攻擊策略。首先，對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的基本理論和方法，做了一個(gè)全面簡(jiǎn)單的介紹說(shuō)明；并詳細(xì)推導(dǎo)了四元素表示的空間飛行器運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，為理論研究和仿真實(shí)例提供了切實(shí)可行的數(shù)學(xué)模型。接著，將反

3、衛(wèi)星作戰(zhàn)過(guò)程劃分為三個(gè)必要的階段，包括地面導(dǎo)引段、自動(dòng)尋的段以及近距攻擊段，并對(duì)各個(gè)階段的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析：在地面導(dǎo)引段利用最優(yōu)控制理論實(shí)現(xiàn)能量消耗最少的軌道機(jī)動(dòng)；自動(dòng)尋的段分析了多脈沖控制和比例導(dǎo)引的實(shí)現(xiàn)方式；考慮到近距攻擊段軌跡規(guī)劃的復(fù)雜性，通過(guò)在快速擴(kuò)展隨機(jī)樹(shù)(Rapidly-exploringRandomTree)算法的基礎(chǔ)上融入狀態(tài)-時(shí)間空間(state-timespace)的思想，使改進(jìn)后的算法能夠有效地處理動(dòng)態(tài)環(huán)境中的軌