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题名基于改进PPO的小天体飞越轨道修正机动规划算法
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作者
扈航
张锦绣
王继河
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机构
中山大学物理与天文学院
中山大学航空航天学院
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出处
《宇航学报》
北大核心
2025年第6期1111-1122,共12页
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基金
国家自然科学基金(12150007)。
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文摘
在考虑摄动的Lambert问题中,传统打靶法、进化算法和微分修正法等方法存在计算耗时且依赖于迭代初值、摄动模型等问题,而深度强化学习方法虽能快速生成转移策略,但策略网络无法充分利用已有动力学模型,导致精度受限。针对以上问题,面向小天体飞越前的轨道修正机动场景,提出了一种基于改进近端策略优化(PPO)的可处理环境摄动的轨道修正机动规划算法。该算法以二体Lambert问题迭代解作为输出基础项,以PPO算法学习环境摄动影响后的决策结果为输出补偿项,兼顾了对环境摄动影响的补偿和计算耗时。仿真结果表明,在环境摄动被准确感知的情况下,所提算法得到的修正机动策略的终端位置精度优于二体Lambert问题迭代解、仅基于PPO算法学习所得结果,略低于微分修正法所得结果;在环境摄动感知存在偏差且机动点间隔时间较长的情况下,所提算法在Monte Carlo打靶实验中的终端位置精度优于微分修正法所得结果,具有更好的泛化能力和鲁棒性。且所提算法的实时性好,在计算资源受限的树莓派4B上测试时在所有场景的平均决策时间均优于0.6 s,具有搭载在探测器上进行实时规划的潜力。
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关键词
轨道修正机动
小天体飞越
不确定摄动
近端策略优化
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Keywords
Trajectory correction maneuver
Flyby of small celestial body
Uncertain perturbation
Proximal policy optimization(PPO)
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分类号
V448.2
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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