基于高斯伪光谱的星际小推力转移轨道快速优化 被引量：17

1

作者 尚海滨 崔平远 +1 位作者 徐瑞 乔栋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1005-1011,共7页

针对星际小推力转移轨道优化问题,给出了一种基于高斯伪光谱配点的快速优化算法。首先,基于归一化的改进春分点根数建立了星际小推力转移轨道的优化模型;然后,采用高斯伪光谱配点策略对优化模型进行离散化处理,推力方向限制和天体星历... 针对星际小推力转移轨道优化问题,给出了一种基于高斯伪光谱配点的快速优化算法。首先,基于归一化的改进春分点根数建立了星际小推力转移轨道的优化模型;然后,采用高斯伪光谱配点策略对优化模型进行离散化处理,推力方向限制和天体星历分别作为路径约束和事件约束,将轨道优化问题转化为一个大规模多约束参数优化问题;在此基础上,基于高斯伪光谱的配点特性,推导出性能指标和约束方程的解析雅可比矩阵,保证了雅可比矩阵计算的准确性和效率;最后,以利用太阳能电推进探测火星和水星为例,对所给算法进行了数值验证。数值结果表明:高斯伪光谱方法可有效用于星际小推力轨道的优化问题,并且与数值差分相比,解析的雅可比矩阵算法可提高计算效率67.78%。 展开更多

关键词 小推力 星际转移 快速优化 高斯伪光谱 雅可比矩阵

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结合行星借力飞行技术的小推力转移轨道初始设计 被引量：10

2

作者 尚海滨 崔平远 +1 位作者 徐瑞 乔栋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期29-38,共10页

针对结合行星借力和小推力技术的行星际转移轨道设计问题,提出一种基于形状逼近策略的初始设计方法。采用改进的逆六次多项式策略计算小推力弧段,通过引入B平面参数和推进器开关点时间系数实现行星借力和推滑混合轨道的拼接,将初始设计... 针对结合行星借力和小推力技术的行星际转移轨道设计问题,提出一种基于形状逼近策略的初始设计方法。采用改进的逆六次多项式策略计算小推力弧段,通过引入B平面参数和推进器开关点时间系数实现行星借力和推滑混合轨道的拼接,将初始设计问题转化为求解混合整数非线性规划问题。为降低规划模型求解难度,通过参数变换对模型进行简化处理,并采用具有全局大范围搜索能力的改进微分进化算法求解最优设计参数。数值结果表明:相比正弦指数曲线设计方法,本文方法可以有效对交会型转移轨道进行设计,并且可以提供更少燃料消耗的探测机会。 展开更多

关键词 行星际探测器 小推力 行星借力飞行 转移轨道 初始设计

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基于形状的行星际小推力转移轨道初始设计方法 被引量：8

3

作者 尚海滨 崔平远 乔栋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1569-1574,共6页

初始设计问题是行星际小推力转移轨道设计中的难点。本文在对逆多项式逼近方法进行改进基础上,提出一种星际小推力转移轨道初始设计方法。首先,通过分析逆多项式逼近轨道的动力学特性,推导了关键系数的可行取值范围;然后,基于改进的逆... 初始设计问题是行星际小推力转移轨道设计中的难点。本文在对逆多项式逼近方法进行改进基础上,提出一种星际小推力转移轨道初始设计方法。首先,通过分析逆多项式逼近轨道的动力学特性,推导了关键系数的可行取值范围;然后,基于改进的逆多项式逼近理论,通过对加速度约束进行处理,建立了一种简单有效的星际小推力轨道设计模型;最后,为高效可靠的获得最优设计参数,采用微分进化算法对轨道设计模型进行了寻优计算。该方法不仅避免了传统逆多项式逼近遗漏可行轨道的缺陷,并且设计参数少,能够为精确设计提供一组可靠的初始设计参数。仿真计算验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 小推力 转移轨道 初始设计 逆多项式 微分进化

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地球-火星的燃料最省小推力转移轨道的设计与优化 被引量：16

4

作者 尚海滨 崔平远 栾恩杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1168-1173,共6页

小推力转移轨道的设计与优化一直是深空探测轨道设计方面的难点。针对这些问题,提出了一种基于等高线图的初始发射机会搜索方法,该方法通过绘制探测器-火星距离的等高线图寻找满足任务约束的小推力转移轨道发射机会;同时,本文还给出了... 小推力转移轨道的设计与优化一直是深空探测轨道设计方面的难点。针对这些问题,提出了一种基于等高线图的初始发射机会搜索方法,该方法通过绘制探测器-火星距离的等高线图寻找满足任务约束的小推力转移轨道发射机会;同时,本文还给出了一种小推力轨道的直接优化算法,该算法通过将连续的控制变量参数化,把轨道优化问题转化为参数优化问题,然后基于所提搜索方法,采用逐次二次规划方法进行求解。数值计算验证了该发射机会初值猜测方法和优化算法的有效性。 展开更多

关键词 小推力转移轨道 发射机会 距离等高线图 直接优化算法 逐次二次规划

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基于改进配点法的星际小推力轨道设计与优化 被引量：6

5

作者 尚海滨 崔祜涛 +1 位作者 崔平远 栾恩杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1904-1907,共4页

星际小推力转移轨道的设计与优化是深空探测研究中的关键技术之一.传统的标准配点法是求解问题非常有效的方法,但计算精度较低.针对双积分轨道动力学模型给出了改进配点算法,在不增加非线性规划问题约束的条件下,采用四阶Gauss-Labatto... 星际小推力转移轨道的设计与优化是深空探测研究中的关键技术之一.传统的标准配点法是求解问题非常有效的方法,但计算精度较低.针对双积分轨道动力学模型给出了改进配点算法,在不增加非线性规划问题约束的条件下,采用四阶Gauss-Labatto积分式处理系统微分方程,提高了配点法的计算精度.然后以地球-金星的燃料最省小推力转移轨道为例,分别采用标准配点法和改进配点法对其进行了优化设计,并分析比较了优化结果.数值计算结果验证了改进配点法的有效性. 展开更多

关键词 小推力转移轨道 最优控制问题 配点法 非线性规划

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载人小行星探测目标选择与轨道优化设计 被引量：3

6

作者 尚海滨 崔平远 +1 位作者 熊旭 武小宇 《深空探测学报》 2014年第1期36-43,共8页

针对2020-2040年载人小行星探测任务,研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先,针对已编目的近地小行星,综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束,给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后,构建了载人小行星探测任务轨... 针对2020-2040年载人小行星探测任务,研究了探测目标选择与轨道优化设计问题。首先,针对已编目的近地小行星,综合考虑绝对星等、燃料消耗等多方面因素与约束,给出了适合载人探测任务的候选小行星序列;然后,构建了载人小行星探测任务轨道的设计模型,采用参数优化算法对探测轨道进行了设计;进一步,为了获得最优探测轨道,利用主矢量原理对探测轨道进行了优化。该研究可为载人小行星探测任务设计提供有价值的参考。 展开更多

关键词 近地小行星 小行星探测 载人探测 目标选择 轨道优化

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小天体引力场建模技术进展 被引量：2

7

作者 尚海滨 韦炳威 卢榉承 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第4期359-372,M0001,M0002,共16页

针对小天体引力场建模问题,回顾了不同学者对引力场计算问题的认识与发展,阐释了不同方法的基本原理和不足;探讨了双小行星系统附近的引力场建模技术与双小行星系统动力学的关系,梳理了双小行星系统动力学研究中引力相互作用的建模技术... 针对小天体引力场建模问题,回顾了不同学者对引力场计算问题的认识与发展,阐释了不同方法的基本原理和不足;探讨了双小行星系统附近的引力场建模技术与双小行星系统动力学的关系,梳理了双小行星系统动力学研究中引力相互作用的建模技术发展历程;展望了小天体引力场建模技术的发展趋势。 展开更多

关键词 小天体 引力场模型 双小行星系统 引力相互作用

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行星际Halo轨道转移的多目标优化设计

8

作者 尚海滨 崔平远 +1 位作者 王帅 窦强 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1245-1253,共9页

研究了星历约束下不同太阳—行星系统Halo轨道间转移的多目标优化设计问题。分析了直接和间接两种转移方式的特点,并引入伪流形技术加快了Halo轨道的逃逸和捕获速度。构建了两种转移机制的多目标优化模型。对于直接转移方式,采用伪流形... 研究了星历约束下不同太阳—行星系统Halo轨道间转移的多目标优化设计问题。分析了直接和间接两种转移方式的特点,并引入伪流形技术加快了Halo轨道的逃逸和捕获速度。构建了两种转移机制的多目标优化模型。对于直接转移方式,采用伪流形双向拼接策略实现了转移轨道的构建;对于间接转移方式,通过近拱点庞加莱映射与双曲超速匹配完成了转移轨道的拼接。进一步,采用多项式样条函数对伪流形进行逼近,提高了伪流形的计算效率。两种转移机制的轨道优化设计都可以归结为简单的多变量无约束优化问题,采用非支配快速排序遗传算法NSGA-Ⅱ求解。对地球—火星Halo轨道间的转移进行了多目标优化设计,校验了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 行星际 HALO轨道 伪流形 多目标优化 NSGA-Ⅱ算法

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小推力地球卫星圆轨道同轨调相设计方法研究 被引量：6

9

作者 王帅 尚海滨 +1 位作者 崔平远 黄翔宇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期1-8,共8页

在研究小推力地球卫星圆轨道同轨调相任务设计问题的基础上,提出了一种半解析调相参数分析方法,并据此发展了一种高效的精确设计方法。首先,根据推力方向对卫星相位角的影响规律,采用推力方向假设和轨道平均技术推导了调相轨道参数满足... 在研究小推力地球卫星圆轨道同轨调相任务设计问题的基础上,提出了一种半解析调相参数分析方法,并据此发展了一种高效的精确设计方法。首先,根据推力方向对卫星相位角的影响规律,采用推力方向假设和轨道平均技术推导了调相轨道参数满足的函数关系,通过微分修正可快速获得调相轨道的关键参数;然后,基于摄动轨道动力学模型,通过对控制量进行离散化建立了复杂约束条件下的燃料最省调相轨道设计模型,并以初始分析结果为初值,采用序列二次规划算法进行求解;最后,以地球同步轨道调相任务为例对所提方法进行了数值验证。数值仿真结果表明:提出的初始分析方法可为调相轨道设计提供合理的初值猜测,发展的鲁棒设计方法可有效用于摄动模型复杂约束下的小推力调相轨道设计。 展开更多

关键词 地球卫星 小推力 调相轨道 轨道设计 同步轨道

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基于椭圆型限制性三体模型的借力飞行机理研究 被引量：8

10

作者 乔栋 崔平远 尚海滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期36-43,共8页

针对星际探测中的借力飞行技术,基于椭圆型限制性三体模型,深入研究了借力飞行自由参数与借力飞行轨道变化之间的关系。在椭圆型限制性三体问题的假设下,通过正向和逆向积分相结合的方法,重点研究了借力天体轨道偏心率和相位角对借力飞... 针对星际探测中的借力飞行技术,基于椭圆型限制性三体模型,深入研究了借力飞行自由参数与借力飞行轨道变化之间的关系。在椭圆型限制性三体问题的假设下,通过正向和逆向积分相结合的方法,重点研究了借力天体轨道偏心率和相位角对借力飞行逃逸和俘获区域参数变化的影响,同时分析了借力天体轨道偏心率和相位角对借力飞行实现顺行轨道与逆行轨道转变区域参数变化的影响,并以地月系统引力参数为例,分析了借力天体分别对应不同轨道偏心率和相位角时,前向和后向飞越情况下,借力飞行对轨道能量和角动量的影响,总结出了相应的变化规律。这些研究对于借力飞行轨道的设计与应用具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 椭圆型限制性三体问题 借力飞行 俘获与逃逸 顺行与逆行轨道

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深空探测器自主规划技术研究进展 被引量：14

11

作者 徐瑞 李朝玉 +3 位作者 朱圣英 王棒 梁子璇 尚海滨 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第2期111-123,共13页

在深空探测过程中,探测器飞行距离远、所处环境动态多变,传统地面站遥测遥控方式很难满足探测器控制的实时性、鲁棒性和安全性等要求,迫切需要探测器具有自主性,而自主规划技术是实现探测器自主运行的核心技术之一。介绍了自主规划技术... 在深空探测过程中,探测器飞行距离远、所处环境动态多变,传统地面站遥测遥控方式很难满足探测器控制的实时性、鲁棒性和安全性等要求,迫切需要探测器具有自主性,而自主规划技术是实现探测器自主运行的核心技术之一。介绍了自主规划技术发展历程,给出了深空探测器自主规划内涵,分别从自主规划和执行框架、任务规划知识模型、任务规划和重规划、运动规划以及科学观测任务规划六方面进行总结和分析关键技术,并根据技术发展和任务需求,提出了深空探测器自主规划技术发展趋势和重点研究方向。 展开更多

关键词 深空探测 自主规划 任务规划 运动规划 科学观测任务规划

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航天器姿态机动规划技术研究进展 被引量：5

12

作者 徐瑞 朱哲 +3 位作者 李朝玉 范宇麒 朱圣英 尚海滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期155-167,共13页

以航天器多约束姿态控制为背景,围绕姿态机动路径的复杂约束处理问题,对姿态机动规划技术的规划模型、方法研究现状与未来发展趋势进行了论述、分析与归纳。首先介绍了航天器姿态机动规划模型,随后梳理并总结了航天器姿态机动规划技术... 以航天器多约束姿态控制为背景,围绕姿态机动路径的复杂约束处理问题,对姿态机动规划技术的规划模型、方法研究现状与未来发展趋势进行了论述、分析与归纳。首先介绍了航天器姿态机动规划模型,随后梳理并总结了航天器姿态机动规划技术发展历程及现状,从方法逻辑、设计思想等方面对姿态机动规划方法进行分类和关键技术分析,进一步根据技术发展脉络和未来航天任务需求,提出了航天器姿态机动规划技术的若干发展趋势。 展开更多

关键词 航天器姿态 姿态控制 姿态机动 姿态规划

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星际小推力转移任务发射机会的快速搜索方法 被引量：6

13

作者 崔平远 尚海滨 栾恩杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期40-45,共6页

结合小推力与借力飞行技术可为星际探测任务提供更多行之有效的转移方案。现针对此类探测任务的发射机会搜索问题,基于Shape-Based理论,提出了一种新的快速搜索算法。该算法通过引入目标星体的状态约束,建立起初始飞行角与转移时间之间... 结合小推力与借力飞行技术可为星际探测任务提供更多行之有效的转移方案。现针对此类探测任务的发射机会搜索问题,基于Shape-Based理论,提出了一种新的快速搜索算法。该算法通过引入目标星体的状态约束,建立起初始飞行角与转移时间之间单调映射关系,从而实现了可行性轨道的快速解算;然后,综合考虑任务及轨道动力学约束条件,给出了搜索参数的合理搜索域。与传统搜索算法相比,该算法有效降低了搜索维数,减少了搜索空间,提高了计算效率。最后,以近地小行星1627Ivar为例,搜索了其在2010~2016年采用火星借力进行探测的发射机会,验证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 小推力 借力飞行 发射机会搜索 Shape-Based理论 快速搜索

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大数据时代下农业信息化问题及对策 被引量：3

14

作者 尚海滨 史国强 郭艳双 《南方农业》 2015年第30期247-248,共2页

大数据时代下的农业信息化是农业转型的必然趋势,但同时也存在基础设施薄弱,缺乏专业技术人员及管理混乱等问题,针对这些问题,提出了解决办法。

关键词 农业信息化 大数据时代 农业转型

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基于日地L1点近地小行星天基观测系统的天地协同观测效能分析 被引量：4

15

作者 冯思亮 喻志桐 +6 位作者 胡馨然 田坤黉 李彬 杜菲 宋政吉 尚海滨 刘志敏 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第4期378-386,共9页

小行星天基监测预警是未来行星的防御重要发展方向。开展天地协同观测可充分发挥天基、地基望远镜优势,提高系统整体的小行星天基监测预警观测效能。构建了近地小行星观测模型,分析设计了日地L1点轨道的天基观测系统方案并提出了效能评... 小行星天基监测预警是未来行星的防御重要发展方向。开展天地协同观测可充分发挥天基、地基望远镜优势,提高系统整体的小行星天基监测预警观测效能。构建了近地小行星观测模型,分析设计了日地L1点轨道的天基观测系统方案并提出了效能评估方法,基于危地小行星数据库仿真了日地L1点轨道观测系统的协同观测效能,计算分析了相关预警效能并提出了区域和时域分工协同观测的设计构想,对未来不同天基观测系统效能评估和天地协同观测研究具有参考意义。仿真结果表明:在信噪比阈值为5的条件下,日地L1点红外、可见光系统在1年时间可对库中危地小行星编目完备率达到49.4%和38.2%,均能较好开展监测;加入地基观测站开展协同观测后,对应的系统编目完备率可分别达到58.9%和50.6%,是协同前的1.19倍和1.35倍,说明协同观测能够有效提升系统的观测效能。 展开更多

关键词 近地小行星 日地L1点 天基观测系统 天地协同 效能评估

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深空探测全域轨迹优化设计平台研究与实现 被引量：3

16

作者 刘继忠 尚海滨 +9 位作者 刘勇 任俊杰 葛平 王琼 王铭实 周国栋 简抗抗 节德刚 康焱 陈鹏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期998-1007,共10页

提出了基于任务定义的深空探测全域轨迹优化设计概念与实现方法。首先,对复杂任务定义、自适应模型库与多环节迭代优化等关键技术进行了详细的阐述。然后,重点讨论了深空探测全域轨迹优化设计软件平台的设计技术与系统实现。最后,基于... 提出了基于任务定义的深空探测全域轨迹优化设计概念与实现方法。首先,对复杂任务定义、自适应模型库与多环节迭代优化等关键技术进行了详细的阐述。然后,重点讨论了深空探测全域轨迹优化设计软件平台的设计技术与系统实现。最后,基于该平台丰富的模型库,对嫦娥五号等深空探测任务的全过程飞行轨迹进行了优化设计与对比。研究结果表明,开发的深空探测全域轨迹优化设计软件平台具有复杂任务适应能力强、可拓展性好的特点,可为类似软件系统的研发提供借鉴。 展开更多

关键词 深空探测 飞行轨迹 轨迹优化 任务定义

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载人小行星探测目标选择 被引量：1

17

作者 李翔宇 尚海滨 《载人航天》 CSCD 2015年第3期278-285,共8页

讨论了近地小行星载人探测任务的探测目标选择问题。在能量消耗与任务周期约束的基础上,综合考虑发射机会、目标观测完备度、应急返回能力等复杂任务约束,对近地小行星的可探性进行了评估。提出了逐层选择方法并给出了2020～2050年间适... 讨论了近地小行星载人探测任务的探测目标选择问题。在能量消耗与任务周期约束的基础上,综合考虑发射机会、目标观测完备度、应急返回能力等复杂任务约束,对近地小行星的可探性进行了评估。提出了逐层选择方法并给出了2020～2050年间适合载人探测的目标星序列,可为未来载人小行星探测任务的规划与设计提供参考。 展开更多

关键词 近地小行星 载人探测 目标选择 任务约束

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地球静止轨道卫星电推进位保策略研究 被引量：6

18

作者 刘宇鑫 尚海滨 王帅 《深空探测学报》 2015年第1期80-87,共8页

研究了利用电推进系统进行GEO卫星轨道保持问题,给出了一种基于日预报的位置保持策略。首先,根据GEO卫星轨道漂移规律,分析了小推力推进系统每日进行位保的可行性;然后,针对四电推力器配置构型,给出了每日轨道误差、各推力器工作时间与... 研究了利用电推进系统进行GEO卫星轨道保持问题,给出了一种基于日预报的位置保持策略。首先,根据GEO卫星轨道漂移规律,分析了小推力推进系统每日进行位保的可行性;然后,针对四电推力器配置构型,给出了每日轨道误差、各推力器工作时间与区间的预测方法;进一步,针对给定的定点位置,根据位保效果对电推进安装角进行了优化选择,并研究了推力变化对位保效果和燃料消耗的影响。以东经100°定点为例对所给方法进行了仿真验证,数值结果表明:所给策略可有效用于GEO卫星位置保持。 展开更多

关键词 GEO卫星 电推进 轨道漂移 位置保持

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一种引力波探测卫星动态姿态规划方法

19

作者 范宇麒 徐瑞 +4 位作者 李朝玉 朱圣英 高艾 尚海滨 高越 《航天控制》 CSCD 北大核心 2022年第4期18-25,共8页

在引力波探测任务中,针对大尺度激光建链时目标姿态动态变化以及姿态机动约束复杂的问题,提出了引力波探测卫星动态姿态规划方法。首先给出引力波探测卫星的最优目标姿态求解方法。然后,设计了随机节点启发式扩展方法和目标姿态实时更... 在引力波探测任务中,针对大尺度激光建链时目标姿态动态变化以及姿态机动约束复杂的问题,提出了引力波探测卫星动态姿态规划方法。首先给出引力波探测卫星的最优目标姿态求解方法。然后,设计了随机节点启发式扩展方法和目标姿态实时更新方法,对力矩轨迹进行平滑处理,实现了动态目标姿态规划。仿真结果表明,与经典RRT姿态规划方法相比,本文提出的方法具有更高的指向精度,并且消耗能量少,可满足引力波探测卫星大尺度建链保持的任务需求。 展开更多

关键词 引力波 探测卫星 姿态规划 随机搜索树 动态规划

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基于高斯伪谱法的天基再入飞行器滑翔轨迹优化设计研究 被引量：7

20

作者 周亮 王昊宇 +2 位作者 尚海滨 曹莉 兰国峰 《空天防御》 2020年第3期89-95,共7页

使用高斯伪谱法,研究了天基再入飞行器最远横向滑翔轨迹优化问题,针对轴对称飞行器动力学模型,提出了气动力建模方法。通过高斯伪谱法建立非线性优化问题并给出解析雅可比矩阵求解方法,在多种路径约束条件下,以横向滑翔距离为性能指标... 使用高斯伪谱法,研究了天基再入飞行器最远横向滑翔轨迹优化问题,针对轴对称飞行器动力学模型,提出了气动力建模方法。通过高斯伪谱法建立非线性优化问题并给出解析雅可比矩阵求解方法,在多种路径约束条件下,以横向滑翔距离为性能指标进行轨迹优化仿真。仿真结果表明此方法可以有效地解决天基再入飞行器最远横向滑翔轨迹优化问题。 展开更多

关键词 再入 高斯伪谱法 模型 轨迹优化 性能

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