基于约束可满足的深空探测任务规划方法研究 被引量：2

1

作者 姜啸 徐瑞 朱圣英 《深空探测学报》 2018年第3期262-268,共7页

基于传统的CSP算法不能充分体现规划过程的特点,讨论了如何将规划中的动作关系映射到CSP结构中,并据此提出了一种以动作为中心的启发式变量选择策略;分析验证了该方法能够显著降低传统CSP变量搜索策略的时间复杂度,同时对于约束编码的... 基于传统的CSP算法不能充分体现规划过程的特点,讨论了如何将规划中的动作关系映射到CSP结构中,并据此提出了一种以动作为中心的启发式变量选择策略;分析验证了该方法能够显著降低传统CSP变量搜索策略的时间复杂度,同时对于约束编码的规划问题具有一般适用性。仿真实验表明,本文提出的方法减少了约束处理中的冗余操作,有效提高了问题的求解效率,为工程应用奠定了基础。 展开更多

关键词 规划 约束可满足 变量选取 动作指向

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深空探测器动态约束规划中的外延约束过滤方法研究 被引量：2

2

作者 姜啸 徐瑞 陈俐均 《深空探测学报》 2019年第6期586-594,共9页

随着深空探测任务的增加以及星上科学任务的日益复杂,深空探测器自主任务规划与调度技术成为研究的热点。在深空探测器任务特点与系统约束分析的基础上,将智能规划理论与约束可满足技术相结合,研究多层约束规划模型中约束的动态特征,设... 随着深空探测任务的增加以及星上科学任务的日益复杂,深空探测器自主任务规划与调度技术成为研究的热点。在深空探测器任务特点与系统约束分析的基础上,将智能规划理论与约束可满足技术相结合,研究多层约束规划模型中约束的动态特征,设计了基于动态约束表的外延约束快速过滤算法,根据领域信息中活动间的冲突性特征来对新加入的活动进行分类和一致性检查。仿真结果表明:提出的算法能够有效地降低约束处理中无效的约束检查次数,降低问题处理过程中的算法回溯,提高规划效率和成功率。 展开更多

关键词 规划 约束可满足 过滤算法 外延约束 动态约束集

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基于视线矢量的深空自主导航算法研究 被引量：7

3

作者 朱圣英 常晓华 +1 位作者 崔祜涛 崔平远 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期534-540,共7页

针对深空探测器在行星际飞行的轨道确定问题,研究了一种基于视线矢量的自主导航算法.结合深空探测任务的特点,以太阳视线矢量和地球视线矢量作为导航系统的观测量,在详细分析太阳敏感器测量原理的基础上,给出了太阳视线矢量的观测模型... 针对深空探测器在行星际飞行的轨道确定问题,研究了一种基于视线矢量的自主导航算法.结合深空探测任务的特点,以太阳视线矢量和地球视线矢量作为导航系统的观测量,在详细分析太阳敏感器测量原理的基础上,给出了太阳视线矢量的观测模型及其观测误差表达式.通过分析导航相机观测原理,给出像元像线观测模型,并推导了地球视线矢量的观测误差.根据惯性空间内视线矢量间的几何关系,详细推导了探测器的位置矢量及其误差表达式,结合非线性扩展卡尔曼滤波建立自主导航算法.利用深度撞击任务的实际飞行数据对本文提出的深空自主导航算法进行了仿真验证. 展开更多

关键词 视线矢量 自主导航 太阳敏感器 导航相机

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适用于深空探测器的时间线转移路标启发式规划方法 被引量：3

4

作者 金颢 徐瑞 +2 位作者 朱圣英 李朝玉 梁子璇 《宇航学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期862-872,共11页

针对深空探测器各子系统状态并行及约束耦合的特点,设计了最大转移代价计算方法,并在此基础上提出了时间线路标提取方法。然后,针对路标集合重复计算耗时长的问题,提出了路标增量式搜索算法实现路标集合动态快速更新,并进一步结合最大... 针对深空探测器各子系统状态并行及约束耦合的特点,设计了最大转移代价计算方法,并在此基础上提出了时间线路标提取方法。然后,针对路标集合重复计算耗时长的问题,提出了路标增量式搜索算法实现路标集合动态快速更新,并进一步结合最大目标节点筛选策略提出了时间线转移路标启发式规划方法。仿真结果表明,时间线转移路标启发式规划方法能够有效减少冗余规划步数,提高规划求解效率。 展开更多

关键词 深空探测器 任务规划 时间线路标提取 转移路标启发式

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基于状态转移图的启发式深空探测器任务规划方法 被引量：5

5

作者 金颢 徐瑞 +1 位作者 崔平远 朱圣英 《深空探测学报》 2019年第4期364-368,共5页

针对深空探测器复杂系统并行及约束耦合等特点,在时间线描述框架的基础上,引入了状态转移图结构。通过分析探测器任务规划中的耦合约束关系,设计了转移图代价计算方法,并提出了基于状态转移图的启发式任务规划算法。利用转移图设计启发... 针对深空探测器复杂系统并行及约束耦合等特点,在时间线描述框架的基础上,引入了状态转移图结构。通过分析探测器任务规划中的耦合约束关系,设计了转移图代价计算方法,并提出了基于状态转移图的启发式任务规划算法。利用转移图设计启发式对无关节点进行剪枝,削减了搜索空间,加速了搜索过程。数值仿真结果表明,该算法能够有效减少不必要的规划步数,提高任务规划的效率。 展开更多

关键词 任务规划 启发式搜索 状态转移图

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小天体智能附着技术研究进展 被引量：2

6

作者 梁子璇 鲁冰洁 +5 位作者 崔平远 朱圣英 徐瑞 葛丹桐 宝音贺西 邵巍 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第3期213-224,I0003,共13页

面向小天体探测与开发稳健附着的需求,结合国内外小天体附着探测任务,分析了小天体智能附着技术的需求,综述了目前的研究进展。回顾了小天体附着探测的相关工程任务、介绍了小天体传统的刚性附着模式与新型智能柔性附着的概念、梳理了... 面向小天体探测与开发稳健附着的需求,结合国内外小天体附着探测任务,分析了小天体智能附着技术的需求,综述了目前的研究进展。回顾了小天体附着探测的相关工程任务、介绍了小天体传统的刚性附着模式与新型智能柔性附着的概念、梳理了小天体智能附着技术的需求,在此基础上从动力学、任务规划、感知、导航、制导与控制等方面归纳总结了智能附着技术的研究进展,对小天体附着技术的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 小天体 智能附着 柔性附着 任务规划 导航制导与控制

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基于扩展状态深空探测器任务规划方法 被引量：1

7

作者 金颢 徐瑞 +1 位作者 崔平远 朱圣英 《深空探测学报》 2018年第6期569-574,共6页

面对深空探测过程中的不确定性,探测器需要利用任务规划技术实现自主控制。针对深空探测器任务规划中复杂系统功能及耦合操作约束,在状态知识框架的基础上,引入了扩展状态的概念。通过分析探测器任务规划中的约束关系,提出了基于扩展状... 面对深空探测过程中的不确定性,探测器需要利用任务规划技术实现自主控制。针对深空探测器任务规划中复杂系统功能及耦合操作约束,在状态知识框架的基础上,引入了扩展状态的概念。通过分析探测器任务规划中的约束关系,提出了基于扩展状态的任务规划算法。利用扩展状态结构特点削减了搜索空间,优化了搜索过程,提高了规划搜索的速度。数值仿真结果表明,该算法能够缩减近半的规划步数,加速问题求解进程,提高任务规划的效率。 展开更多

关键词 任务规划 扩展状态 规划算法

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启发式深空探测器任务规划方法 被引量：16

8

作者 赵凡宇 徐瑞 崔平远 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期496-503,共8页

针对深空探测器的任务规划过程特点,考虑约束的数值特性,提出一种基于规划活动相关度的领域无关启发式规划方法。定义了活动的相关度,结合规划过程,给出自学习式的相关度动态更新过程。设计基于相关度的活动选择机制,形成启发式规划算... 针对深空探测器的任务规划过程特点,考虑约束的数值特性,提出一种基于规划活动相关度的领域无关启发式规划方法。定义了活动的相关度,结合规划过程,给出自学习式的相关度动态更新过程。设计基于相关度的活动选择机制,形成启发式规划算法。数值计算结果表明,文中提出的方法有效地减少了规划过程中规划步数和回溯步数,提高了深空探测器规划的效率。 展开更多

关键词 深空探测器 任务规划 启发式 活动相关度

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基于路标信息的绕飞小天体探测器自主光学导航方法研究 被引量：4

9

作者 朱圣英 崔祜涛 崔平远 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2052-2058,共7页

小天体表面存在大量的弹坑地形特征,具有较高的可见性与可分辨性,本文对以这类地形为导航路标的小天体绕飞自主光学导航方法进行了研究.针对轨道动力学模型的不确知与强非线性问题,提出了一种利用高斯-马尔科夫过程和Unscented卡尔曼滤... 小天体表面存在大量的弹坑地形特征,具有较高的可见性与可分辨性,本文对以这类地形为导航路标的小天体绕飞自主光学导航方法进行了研究.针对轨道动力学模型的不确知与强非线性问题,提出了一种利用高斯-马尔科夫过程和Unscented卡尔曼滤波的导航滤波算法,以提高轨道确定精度和保证算法的稳定性.考虑导航路标位置几何分布对轨道确定精度的影响,利用观测矩阵的奇异值、条件数对导航系统可观测度进行分析,给出了导航路标选取的基本准则.最后,通过数学仿真对自主导航系统性能进行分析,验证了自主导航方法的有效性. 展开更多

关键词 自主导航 绕飞小天体 导航路标 高斯-马尔科夫过程 几何分布 可观测度分析

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深空着陆器随机优化制导律设计 被引量：4

10

作者 高艾 崔平远 崔祜涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1884-1889,共6页

针对导航估计误差对制导精度的不利影响,提出了一种随机优化制导设计方法。该方法将导航估计性能作为优化项引入制导设计过程中,通过对观测轨迹的优化设计,使视觉导航估计精度得到提高,进而改善了制导性能;同时,引入单步超前优化方法减... 针对导航估计误差对制导精度的不利影响,提出了一种随机优化制导设计方法。该方法将导航估计性能作为优化项引入制导设计过程中,通过对观测轨迹的优化设计,使视觉导航估计精度得到提高,进而改善了制导性能;同时,引入单步超前优化方法减少迭代运算量。将其应用于深空探测着陆任务,仿真结果表明与传统估计最优制导方法相比,该随机优化制导律有效降低了估计误差给制导系统带来的不利影响,使着陆器导航与制导系统整体性能得到改善提高。 展开更多

关键词 深空探测 软着陆 导航与制导系统 最优估计 随机优化算法 单步超前方法

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绕飞过程中小天体三维模型重构及探测器运动估计研究 被引量：7

11

作者 崔平远 邵巍 崔祜涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1381-1389,共9页

提出了一种利用绕飞段拍摄序列图像对小天体三维模型进行重构,同时估计探测器位置姿态的方法。利用PCA-SIFT算法对探测器绕飞小天体过程中拍摄的序列图像进行特征点提取及匹配,得到稳定的特征点序列。在窄视场拍摄条件下,通过弱透视投... 提出了一种利用绕飞段拍摄序列图像对小天体三维模型进行重构,同时估计探测器位置姿态的方法。利用PCA-SIFT算法对探测器绕飞小天体过程中拍摄的序列图像进行特征点提取及匹配,得到稳定的特征点序列。在窄视场拍摄条件下,通过弱透视投影变换简化成像模型,并利用SVD因式分解算法重构了小天体的三维模型,同时估计出探测器的位置和姿态。通过实际拍摄的图像以及人工数据分析了距离远近、特征点个数、图像帧数以及视场角等因素对三维重构精度以及探测器位姿估计的影响。仿真结果表明该算法可以有效的用于小天体模型重构以及探测器的运动估计。 展开更多

关键词 小天体三维重构 探测器运动估计 绕飞小天体

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小天体主动附着制导与控制技术研究进展 被引量：10

12

作者 崔平远 赵冬越 +1 位作者 朱圣英 葛丹桐 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1057-1066,共10页

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... 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。 展开更多

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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深空着陆器对偶控制策略 被引量：3

13

作者 高艾 崔平远 崔祜涛 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期75-80,共6页

以深空着陆任务为背景,针对视觉导航过程中由于有限观测能力引起的估计性能不佳问题,研究了一种深空着陆器对偶控制策略.该策略将导航估计不确定性引入系统状态,给出包含与估计方差相关的二次型性能指标评价方法,利用着陆状态可观测性... 以深空着陆任务为背景,针对视觉导航过程中由于有限观测能力引起的估计性能不佳问题,研究了一种深空着陆器对偶控制策略.该策略将导航估计不确定性引入系统状态,给出包含与估计方差相关的二次型性能指标评价方法,利用着陆状态可观测性与着陆轨迹之间的耦合特性,合理优化观测轨迹,克服着陆过程中可观测性缺乏问题,大幅度提高系统的导航估计性能,使深空着陆器导航制导控制整体性能得到保障. 展开更多

关键词 深空探测软着陆 自主GNC技术 非线性耦合 对偶控制

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时变指向约束下姿态参数空间离散化路径规划方法

14

作者 朱哲 徐瑞 +3 位作者 李朝玉 朱圣英 龙嘉腾 朱雷 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期352-365,共14页

为满足深空探测器在复杂动态环境约束下的姿态机动任务需求,解决时变指向约束下姿态路径规划求解困难、路径优化性能差的问题,提出了一种基于修正罗德里格斯参数(MRP)和动态路径搜索的姿态参数空间离散化路径规划方法。通过MRP空间的笛... 为满足深空探测器在复杂动态环境约束下的姿态机动任务需求,解决时变指向约束下姿态路径规划求解困难、路径优化性能差的问题,提出了一种基于修正罗德里格斯参数(MRP)和动态路径搜索的姿态参数空间离散化路径规划方法。通过MRP空间的笛卡尔网格划分和非奇异空间构建,实现航天器姿态的参数空间离散化和指向约束表征。考虑指向约束的时变动态特性,在三维动态空间中搜索初始到目标姿态的机动路径,并引入路径节点的时间特性,在约束冲突时对路径进行实时修正,设计非奇异空间时变约束路径搜索算法,生成执行路径节点序列。进一步,对生成的路径节点进行插值拟合,基于逆动力学方法计算角速度和控制力矩,完成姿态机动轨迹规划。仿真结果验证了该方法的有效性,可为深空探测器在时变指向约束下规划出姿态机动执行路径。 展开更多

关键词 航天器姿态规划 姿态参数离散化 时变指向约束 路径搜索算法

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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

15

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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小天体柔性附着技术 被引量：18

16

作者 崔平远 张成宇 +4 位作者 朱圣英 葛丹桐 龙嘉腾 邵巍 梁子璇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期805-816,共12页

针对探测器在小天体附着任务中面临的弱引力环境下易反弹和倾覆问题,论述了柔性附着方式,并探讨了柔性附着的关键技术。首先分析了小天体附着任务的特点和由此引发的主要技术问题;进而结合已实施的小天体附着任务,探讨了现有的“刚性+... 针对探测器在小天体附着任务中面临的弱引力环境下易反弹和倾覆问题,论述了柔性附着方式,并探讨了柔性附着的关键技术。首先分析了小天体附着任务的特点和由此引发的主要技术问题;进而结合已实施的小天体附着任务,探讨了现有的“刚性+缓冲”方式与“接触即走”方式的特点及不足,并介绍新型的“柔性附着”方式。在此基础上,围绕柔性附着方式,对自主导航与制导控制等关键技术的研究进展与难点进行了总结和分析,并讨论了未来研究方向。 展开更多

关键词 小天体 柔性附着 智能感知 协同估计 强约束制导 协同控制

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小天体光学导航特征识别与提取研究进展 被引量：19

17

作者 崔平远 贾贺 +1 位作者 朱圣英 陆晓萱 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期880-888,共9页

针对小天体探测自主光学导航特征信息精确,快速获取的需求,阐述了利用图像信息实现光学导航特征识别与提取的必要性。首先分析了小天体光学导航特征识别与提取面临的主要问题;然后根据小天体探测各阶段目标成像特点,总结并分析了小天体... 针对小天体探测自主光学导航特征信息精确,快速获取的需求,阐述了利用图像信息实现光学导航特征识别与提取的必要性。首先分析了小天体光学导航特征识别与提取面临的主要问题;然后根据小天体探测各阶段目标成像特点,总结并分析了小天体探测光学导航特征识别与提取涉及的关键技术;最后,根据关键技术结合现有问题和未来发展需求,分析并对未来小天体探测光学导航特征识别与提取的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 小天体 光学导航 特征识别 特征提取 图像处理

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航天器相对论导航角距观测构型优化方法

18

作者 葛丹桐 车明臻 +1 位作者 熊凯 朱圣英 《宇航学报》 北大核心 2025年第5期965-976,共12页

在航天器利用相对论效应进行自主导航的过程中,针对航天器在轨获取的光学图像中恒星数量较多且器上计算资源有限的问题,提出一种相对论导航角距观测构型优化方法。在分析系统可观性与恒星角距数量和大小关系的基础上,设计恒星角距观测... 在航天器利用相对论效应进行自主导航的过程中,针对航天器在轨获取的光学图像中恒星数量较多且器上计算资源有限的问题,提出一种相对论导航角距观测构型优化方法。在分析系统可观性与恒星角距数量和大小关系的基础上,设计恒星角距观测构型优化准则,通过分区配对恒星观测量提高选星效率,并建立恒星角距角平分线投影点约束,优化导航观测构型,实现导航信息的快速选取与有效利用。仿真结果表明,在航天器运动状态估计中采用所提方法,能够有效提高估计收敛速度和导航精度。 展开更多

关键词 自主导航 可观度优化 相对论效应 恒星角距观测

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火星地形测绘研究综述 被引量：13

19

作者 徐青 耿迅 +1 位作者 蓝朝桢 邢帅 《深空探测学报》 2014年第1期28-35,共8页

火星地形测绘是开展火星科学研究的基础。介绍了与地形测绘相关的火星探测任务,并对地形测绘传感器进行了分析。阐述了火星地形测绘摄影测量数据处理的基本原理,研究了基于SPICE库建立火星表面线阵影像严密几何模型的方法。讨论了火星... 火星地形测绘是开展火星科学研究的基础。介绍了与地形测绘相关的火星探测任务,并对地形测绘传感器进行了分析。阐述了火星地形测绘摄影测量数据处理的基本原理,研究了基于SPICE库建立火星表面线阵影像严密几何模型的方法。讨论了火星地形测绘摄影测量数据处理中的光束法平差、密集匹配以及多线阵拼接等关键技术。在总结现有火星地形测绘任务特点的基础上,针对我国开展火星地形测绘研究提出了建议。 展开更多

关键词 火星 行星地形测绘 摄影测量 线阵推扫式影像 行星数据系统

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基于序列影像的小天体三维形状重建方法研究 被引量：7

20

作者 蓝朝桢 耿迅 +1 位作者 徐青 崔平远 《深空探测学报》 2014年第2期140-145,共6页

提出了一种基于序列影像的小天体三维形状重建方法。利用小天体序列影像间的内在几何约束关系,在无精确位置、姿态数据的条件下,基于稀疏光束法平差求解小天体序列影像的相对位置、姿态。综合利用核线几何约束、半全局匹配、多视最小二... 提出了一种基于序列影像的小天体三维形状重建方法。利用小天体序列影像间的内在几何约束关系,在无精确位置、姿态数据的条件下,基于稀疏光束法平差求解小天体序列影像的相对位置、姿态。综合利用核线几何约束、半全局匹配、多视最小二乘匹配等策略进行小天体序列影像的密集匹配,重建小天体三维形状信息。由于小天体序列影像尺度变化大、纹理贫乏,导致影像匹配的误匹配率较高,在匹配过程中采用随机KD树搜索策略与拟合透视变换模型的RANSAC算法剔除粗差。利用"黎明号"探测器的绕飞段实测影像,对灶神星(VESTA)的三维形状重建进行了实验,结果证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 小天体 三维重建 深空探测 密集匹配 序列影像

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