基于贪婪策略遗传算法的多目标在轨服务任务规划

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作者 郝雅波 李欣怡 +2 位作者 白雪 徐明 高扬 《宇航学报》 北大核心 2025年第8期1528-1542,共15页

针对多目标航天器在轨服务任务规划问题,构建了在轨燃料加注和空间碎片清除两类在轨服务任务场景,设计基于贪婪策略遗传算法(GS-GA)的任务规划方法求解问题。首先,建立在轨服务任务规划的混合最优控制(HOC)模型,设计离散状态空间和连续... 针对多目标航天器在轨服务任务规划问题,构建了在轨燃料加注和空间碎片清除两类在轨服务任务场景,设计基于贪婪策略遗传算法(GS-GA)的任务规划方法求解问题。首先,建立在轨服务任务规划的混合最优控制(HOC)模型,设计离散状态空间和连续动态系统,基于Lambert轨道机动策略得到轨道机动速度增量与转移时间,考虑航天器燃料与任务场景时间等约束条件,将航天器轨道转移的速度增量和任务执行时间作为优化目标,建立HOC模型的数学描述。其次,针对组合优化问题,提出GS-GA算法进行寻优求解,得到最优任务规划方案,提升算法寻优速度与效果。最后,设计仿真场景与普通遗传算法结果进行对比,验证了GS-GA算法的可行性和优越性。 展开更多

关键词 在轨服务 任务规划 遗传算法 资源分配 轨道控制

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基于多种群混沌遗传算法的GEO目标服务任务规划 被引量：4

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作者 尹帅 余建慧 +3 位作者 宋斌 郭延宁 李传江 吕跃勇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期914-921,共8页

面向地球同步轨道(geosynchronous Earth orbit,GEO)空间目标碎片清除、燃料加注等不同在轨服务需求,研究了“固定储油站+往返航天器”相结合的航天器任务规划问题。首先,建立了多任务混合的燃料最优双层任务规划模型,外层为目标服务序... 面向地球同步轨道(geosynchronous Earth orbit,GEO)空间目标碎片清除、燃料加注等不同在轨服务需求,研究了“固定储油站+往返航天器”相结合的航天器任务规划问题。首先,建立了多任务混合的燃料最优双层任务规划模型,外层为目标服务序列规划,内层为轨道机动规划。随后,针对该连续-离散混合变量组合优化问题,提出了一种多种群混沌遗传算法(multi-group chaotic genetic algorithm,MGCGA),采用混合编码表征决策变量,引入立方混沌映射算子提高初始种群质量,多种群及精英保留策略使得算法在求解过程中能更为显著地逼近全局最优解。最后,参考实际GEO目标构建了典型算例,规划结果表明所提算法具有全局收敛性好、收敛速度快的优点。 展开更多

关键词 在轨服务 地球同步轨道目标 多任务 储油站 任务规划 多种群混沌遗传算法

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共面圆轨道航天器在轨服务任务规划 被引量：11

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作者 欧阳琦 赵勇 陈小前 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期34-40,共7页

为了降低"一对多"在轨服务的成本,以共面圆轨道卫星群为研究对象,开展了在轨服务任务规划问题的研究。首先,对"一对多"在轨服务任务场景进行了分析,建立了任务规划数学模型,将其简化为包含内层Lambert问题、外层最... 为了降低"一对多"在轨服务的成本,以共面圆轨道卫星群为研究对象,开展了在轨服务任务规划问题的研究。首先,对"一对多"在轨服务任务场景进行了分析,建立了任务规划数学模型,将其简化为包含内层Lambert问题、外层最优时间分配问题的双层优化模型。然后,给出了任务规划求解方法及流程,提出采用工程图解法的思想求解内层多圈Lambert问题,采用遗传算法求解外层最优时间分配问题。最后,以三个目标航天器为例,针对限制和不限制在轨服务任务完成总时间这两种情况,采用上述方法进行求解,计算结果验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 遗传算法在轨服务任务规划 共面圆轨道 航天器

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改进遗传算法的在轨组装路径规划 被引量：2

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作者 孙楚琦 吴限德 +3 位作者 谢亚恩 宋婷 孙俊 王志鹏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1167-1172,共6页

大规模航天器以在轨组装的方式进行空间部署时,常采用交会对接与辅助机构结合工作的方式完成组装,因此组装过程必须为装配过程规划安全的接近路径和工作区域,以避免组装过程中的碰撞风险。在组装卫星的相对轨道运动模型基础上,建立了组... 大规模航天器以在轨组装的方式进行空间部署时,常采用交会对接与辅助机构结合工作的方式完成组装,因此组装过程必须为装配过程规划安全的接近路径和工作区域,以避免组装过程中的碰撞风险。在组装卫星的相对轨道运动模型基础上,建立了组装过程中的动态环境模型,针对在轨组装的位置、时间精度的同时优化改进了传统遗传算法,设计了基于改进遗传算法的在轨组装路径寻优方法。仿真结果表明,提出的算法寻求的最优路径能够较好地满足在轨组装的有效性、安全性以及高精度的要求,并且算法收敛性和稳定性好。 展开更多

关键词 在轨服务 在轨组装 遗传算法 路径规划 卫星

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GEO在轨服务任务建模与强化学习服务序列规划 被引量：5

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作者 蔡亚星 王兴龙 朱阅訸 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2022年第3期39-48,共10页

面向地球同步轨道卫星故障修复和功能维护的在轨服务系统是我国正在建设发展的重要航天系统工程之一.针对地球同步轨道多目标服务任务规划问题,提出了一种在轨服务任务建模与强化学习服务序列规划方法.推导了航天器轨道动力学模型和霍曼... 面向地球同步轨道卫星故障修复和功能维护的在轨服务系统是我国正在建设发展的重要航天系统工程之一.针对地球同步轨道多目标服务任务规划问题,提出了一种在轨服务任务建模与强化学习服务序列规划方法.推导了航天器轨道动力学模型和霍曼-兰伯特四脉冲交会模型,针对几种典型的地球同步轨道在轨服务任务建立了任务模型,基于强化学习设计了目标卫星服务序列规划方法,并通过数值仿真验证了任务规划方法的有效性.仿真结果表明,该方法能够真实全面地反映服务卫星在目标交会和任务执行过程中的轨道参数改变以及速度增量和时间消耗,规划得到的最优服务序列更具工程实用性. 展开更多

关键词 地球同步轨道 在轨服务 任务建模 服务序列规划 强化学习

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面向卫星的在轨服务任务规划方法 被引量：9

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作者 刘晓路 许英杰 +1 位作者 贺仁杰 路帅 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期143-150,共8页

针对空间在轨服务日趋成熟以及在轨服务现实需求增长的背景,以在轨服务航天器为研究对象,研究面向卫星的在轨服务任务规划问题,探讨如何合理安排与调配在轨服务资源。将问题分解为在轨服务资源分配和在轨服务路径规划两层,并建立双层优... 针对空间在轨服务日趋成熟以及在轨服务现实需求增长的背景,以在轨服务航天器为研究对象,研究面向卫星的在轨服务任务规划问题,探讨如何合理安排与调配在轨服务资源。将问题分解为在轨服务资源分配和在轨服务路径规划两层,并建立双层优化数学模型。设计在轨服务任务规划算法求解问题,包括基于多种群并行进化的混沌遗传算法和基于全局坐标转换的NSGA-Ⅱ+GSDE算法,并通过仿真结果对比分析,验证算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 在轨服务 任务规划 资源分配 路径规划

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面向GEO目标的快速在线在轨服务任务规划 被引量：11

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作者 徐杭 梁维奎 +2 位作者 刘鲁江 马广富 宋斌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1454-1465,共12页

针对地球同步轨道多对多在轨服务任务规划问题,提出了一种基于拍卖算法和先验知识的改进启发式拍卖算法(IHAA)。首先,建立了基于Lambert变轨的任务规划问题表征,设计了给定变轨时长约束下的快速燃料最优估计策略。其次,针对考虑J 2摄动... 针对地球同步轨道多对多在轨服务任务规划问题,提出了一种基于拍卖算法和先验知识的改进启发式拍卖算法(IHAA)。首先,建立了基于Lambert变轨的任务规划问题表征,设计了给定变轨时长约束下的快速燃料最优估计策略。其次,针对考虑J 2摄动影响的航天器在轨服务规划问题,提出了一种基于拍卖算法的快速求解流程。其中,为确定每一轮拍卖算法任务列表,提出了基于变轨先验知识的目标优先级排序启发式策略,实现了快速的服务时序确定方法;此外,为减少因部分航天器服务能力低导致的分配失败情况,设计了一种基于失败任务再分配的重拍机制。最后,将所提算法与遗传算法、模拟退火算法进行了对比,结果表明IHAA可以快速给出相对适应度较高的规划结果,可用于突发事件星上在线自主规划,亦可提供优化算法初值以提升规划效率。 展开更多

关键词 地球同步轨道 在轨服务 任务规划 Lambert变轨 拍卖算法

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在轨服务航天器任务指派问题 被引量：7

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作者 梁彦刚 王伟林 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期26-30,51,共6页

一个在轨服务可有多种服务选择,必须进行合理的任务指派。首先求解服务航天器满足燃耗约束下的可达区域,筛选出满足可达范围要求的目标航天器。然后,以任务执行时间、燃料消耗和航天器服务优先级为优化目标,研究多目标的任务指派问题。... 一个在轨服务可有多种服务选择,必须进行合理的任务指派。首先求解服务航天器满足燃耗约束下的可达区域,筛选出满足可达范围要求的目标航天器。然后,以任务执行时间、燃料消耗和航天器服务优先级为优化目标,研究多目标的任务指派问题。通过设计决策变量,考虑时间、燃耗等约束,建立了基于0-1整数规划的任务模型,采用NSGA-Ⅱ算法,求得问题的Pareto最优集,得到多组可供任务设计者选择自己偏好的折中方案。给出了两个多目标优化的仿真算例,算例一给出了任务指派的一般研究结论,算例二对比了另外一种算法:分层-加权法。仿真结果表明利用给出的方法可以较好地解决多目标下在轨服务任务指派问题。 展开更多

关键词 在轨服务 可达区域 任务指派 多目标 整数规划 NSGA-Ⅱ

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提高卫星服务寿命的任务规划方法研究 被引量：4

9

作者 姜维 庞秀丽 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期909-920,共12页

基于组网卫星协同工作规划可提高复杂任务处理的基础上,本文探索降低规划风险,提高卫星服务寿命的卫星任务规划方法.从提高卫星服务寿命角度,建立用于描述资源使用期望的目标规划模型;建立卫星任务规划模型,在任务方案与资源使用中考虑... 基于组网卫星协同工作规划可提高复杂任务处理的基础上,本文探索降低规划风险,提高卫星服务寿命的卫星任务规划方法.从提高卫星服务寿命角度,建立用于描述资源使用期望的目标规划模型;建立卫星任务规划模型,在任务方案与资源使用中考虑了规划风险要素,并将资源使用目标模型引入到任务规划模型中,以期在规划中同时优化卫星服务寿命要素;基于邻域贪心扩展改善遗传禁忌求解算法,并运用分布并行技术提高工程实用性;利用STK提供基础仿真数据,对模型与算法进行了验证. 展开更多

关键词 卫星任务规划 卫星服务寿命 规划模型 求解算法 遗传算法

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在轨服务飞行器机械臂系统运动规划

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作者 李岩 蔡远文 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期157-164,共8页

为了研究在轨服务飞行器机械臂系统的运动特点,控制和规划其运行轨迹,文中将系统运动守恒模型转化为以关节角速度为控制输入变量的非线性控制系统状态方程,确定以能耗最小为主要目标,同时满足初末位置、角速度等约束条件的多种目标函数... 为了研究在轨服务飞行器机械臂系统的运动特点,控制和规划其运行轨迹,文中将系统运动守恒模型转化为以关节角速度为控制输入变量的非线性控制系统状态方程,确定以能耗最小为主要目标,同时满足初末位置、角速度等约束条件的多种目标函数,运用实数编码的遗传算法求解最优控制变量.利用机械臂从初始位形运动至指定终端位形的过程为仿真算例,验证了这种规划算法的可行性,同时分析了机械臂系统运动对基座的扰动情况.仿真结果表明,该算法能够用于控制和规划在轨服务飞行器机械臂系统的运行轨迹,为优化OSV的在轨服务操作提供理论参考. 展开更多

关键词 在轨服务飞行器 机械臂 运动规划 遗传算法 目标函数

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空间在轨服务技术发展综述 被引量：172

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作者 崔乃刚 王平 +1 位作者 郭继峰 程兴 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期805-811,共7页

空间技术的飞速发展促使空间在轨服务技术成为了一个新的、独立的研究方向,传统的、以航天飞机为代表的空间在轨服务成为了今后这个方向的发展基础,并在此基础上出现了空间自主在轨服务技术,它以成本低、风险小、隐蔽性高、军事利用价... 空间技术的飞速发展促使空间在轨服务技术成为了一个新的、独立的研究方向,传统的、以航天飞机为代表的空间在轨服务成为了今后这个方向的发展基础,并在此基础上出现了空间自主在轨服务技术,它以成本低、风险小、隐蔽性高、军事利用价值强等特点,成为了未来空间技术新的研究热点。介绍了空间在轨服务技术的概念、任务和研究现状,分析了其发展趋势和关键技术,并着重分析了空间自主在轨服务中的自主控制技术。 展开更多

关键词 空间在轨服务 航天飞机 自主控制 任务规划 运行管理

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基于三分图的非共面卫星分布式加注任务规划 被引量：2

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作者 都柄晓 赵勇 +1 位作者 陈利虎 姚雯 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期58-65,共8页

分布式加注规划的目的在于规划加注过程的交会路径,使任务在满足约束的情况下整体燃料消耗最优。针对异面圆轨道卫星间的分布式加注策略,建立了分布式加注任务规划问题的数学模型,把该规划问题归结为非完全赋权三分图的匹配问题,并将整... 分布式加注规划的目的在于规划加注过程的交会路径,使任务在满足约束的情况下整体燃料消耗最优。针对异面圆轨道卫星间的分布式加注策略,建立了分布式加注任务规划问题的数学模型,把该规划问题归结为非完全赋权三分图的匹配问题,并将整体最少燃料消耗作为规划目标。其次,进行了算法的流程设计,采用了Kuhn-Mundres图论算法和整数遗传算法相结合的LSGA算法加快了收敛的速度保证了全局最优。最后,选取了两个具有小角度轨道偏差的异面卫星星座对该问题进行分析。计算得到了优化后的双冲量机动下加注任务的服务关系与燃料代价,规划算法的有效性也得到了验证。 展开更多

关键词 在轨加注 三分图 整数遗传算法 任务规划 异面圆轨道 卫星

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