深空测角测距融合定位光学信息优选方法研究

1

作者 刘璟 朱圣英 +1 位作者 崔平远 刘延杰 《上海航天（中英文）》 CSCD 2024年第5期44-51,共8页

针对深空探测器自主定位问题,提出测角测距融合定位下光学信息的优化选取方法。分析光学测角与导航星测距的特性,建立测角-测距融合定位方案,在此基础上,综合测量几何构型与敏感器测量精度,表征测角信息整体可观度与相对可观度,并建立... 针对深空探测器自主定位问题,提出测角测距融合定位下光学信息的优化选取方法。分析光学测角与导航星测距的特性,建立测角-测距融合定位方案,在此基础上,综合测量几何构型与敏感器测量精度,表征测角信息整体可观度与相对可观度,并建立测角信息评价函数,利用启发式算法实现测角组合的优化选取。数值仿真表明:所设计的光学信息优化选取方法能有效提升导航性能。 展开更多

关键词 测角定位 导航星测距 绝对定位 光学信息优选

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小型核反应堆自主控制及其深空探测应用设想 被引量：6

2

作者 邱建文 徐瑞 赵宇庭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期1-8,共8页

针对空间小型模块化核反应堆的自主控制问题,提出自主控制体系结构,降低反应堆控制对人的依赖程度,满足了深空探测任务对空间堆自主控制的需求。首先介绍了核反应堆自主控制技术和空间探测自主技术的发展现状,分析了空间小型堆的自主控... 针对空间小型模块化核反应堆的自主控制问题,提出自主控制体系结构,降低反应堆控制对人的依赖程度,满足了深空探测任务对空间堆自主控制的需求。首先介绍了核反应堆自主控制技术和空间探测自主技术的发展现状,分析了空间小型堆的自主控制需求,然后阐释了自主控制及核反应堆近自主控制的内涵。最后基于空间堆的运行特点,给出小型堆近自主控制分层体系结构的组成元素,并进一步建立了融合决策层和功能层的小型堆多智能体自主控制体系结构。 展开更多

关键词 小型模块化反应堆 自主控制 深空探测 多智能体

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深空探测器自主规划技术研究进展 被引量：15

3

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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行星着陆自主导航与制导控制研究现状与趋势 被引量：19

4

作者 于正湜 崔平远 《深空探测学报》 2016年第4期345-355,共11页

行星着陆自主导航与制导控制技术是行星着陆过程的核心技术之一,关系到行星着陆任务的成败。本文基于未来火星和小天体着陆对自主导航与制导控制技术的发展需求,阐述了进一步开展自主导航与制导控制研究的必要性,围绕行星着陆过程环境特... 行星着陆自主导航与制导控制技术是行星着陆过程的核心技术之一,关系到行星着陆任务的成败。本文基于未来火星和小天体着陆对自主导航与制导控制技术的发展需求,阐述了进一步开展自主导航与制导控制研究的必要性,围绕行星着陆过程环境特点,分析了自主导航与制导控制技术所遇到的挑战,随后概括了行星着陆自主导航与制导控制所涉及的关键技术,并综述了关键技术的研究现状。最后对我国未来行星着陆探测自主导航与制导控制技术的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 行星着陆 火星 小天体 自主导航 制导控制

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小行星撞击探测自主导航与制导控制方法

5

作者 刘璟 朱圣英 +1 位作者 唐玉华 徐瑞 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第4期405-412,共8页

针对撞击器自主导航与制导控制系统的工作模式,设计了自主光学信息处理算法、自主光学导航算法与轨道修正制导律。基于自主导航与制导控制系统,搭建了小行星撞击探测自主导航与制导控制综合试验系统,开展了小行星撞击自主导航与制导控... 针对撞击器自主导航与制导控制系统的工作模式,设计了自主光学信息处理算法、自主光学导航算法与轨道修正制导律。基于自主导航与制导控制系统,搭建了小行星撞击探测自主导航与制导控制综合试验系统,开展了小行星撞击自主导航与制导控制地面半物理仿真试验。仿真结果表明,所提出的自主导航与制导控制方法实现了高精度的小行星撞击,可为小行星探测任务提供技术支持。 展开更多

关键词 小行星 撞击探测 自主导航与制导控制

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火星动力下降自主导航与制导技术研究进展 被引量：19

6

作者 崔平远 秦同 朱圣英 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-9,共9页

基于火星定点软着陆探测任务的需求,阐述了火星着陆动力下降导航与制导技术的必要性。首先分析了火星着陆动力下降段导航与制导问题,并总结了动力下降段导航与制导面临的挑战与难点,然后综述了动力下降段导航与制导技术的研究现状。最... 基于火星定点软着陆探测任务的需求,阐述了火星着陆动力下降导航与制导技术的必要性。首先分析了火星着陆动力下降段导航与制导问题,并总结了动力下降段导航与制导面临的挑战与难点,然后综述了动力下降段导航与制导技术的研究现状。最后针对未来复杂地形区精确着陆,提出了实现火星动力下降段高精度自主导航与制导需要解决的关键问题。 展开更多

关键词 火星着陆 动力下降 自主导航与制导

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行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航研究进展 被引量：8

7

作者 崔平远 高锡珍 +1 位作者 朱圣英 姚文龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期713-722,共10页

基于行星定点软着陆探测任务的需求,围绕复杂形貌行星着陆过程环境特点,首先分析了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航所面临的主要技术挑战,随后综述了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航的研究现状,并概括了行星着陆复杂形貌特征匹... 基于行星定点软着陆探测任务的需求,围绕复杂形貌行星着陆过程环境特点,首先分析了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航所面临的主要技术挑战,随后综述了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航的研究现状,并概括了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航所涉及的关键技术。最后对未来行星着陆探测复杂形貌特征匹配与自主导航发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 行星探测 形貌特征匹配 自主导航 精确着陆

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行星着陆自主导航地形特征综合优化方法 被引量：3

8

作者 朱圣英 高锡珍 +1 位作者 崔平远 姚文龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期192-201,共10页

针对行星着陆光学导航方案优化问题,提出了一种基于可观测度的导航地形特征综合优化方法。该方法首先利用星表形貌图像信息建立不同几何特性特征的测量方程,基于可观测度矩阵和Fisher信息矩阵分析导航系统的可观测度和估计误差下限,揭... 针对行星着陆光学导航方案优化问题,提出了一种基于可观测度的导航地形特征综合优化方法。该方法首先利用星表形貌图像信息建立不同几何特性特征的测量方程,基于可观测度矩阵和Fisher信息矩阵分析导航系统的可观测度和估计误差下限,揭示特征位置和数量与导航系统性能间的关系,在此基础上以导航系统可观测度和估计误差下限为评价指标分别对随机分布导航地形特征点,直线和曲线进行优化选取,最后综合对比分析了利用不同特征点,直线和曲线对导航方案性能的影响,并通过仿真验证了相关结论。 展开更多

关键词 行星着陆 自主导航 特征优化 可观测度分析 FISHER信息阵

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期望状态序列导向的深空探测器规划修复方法 被引量：4

9

作者 陈超 徐瑞 +2 位作者 李朝玉 朱圣英 梁子璇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1385-1395,共11页

针对探测器动作持续、并行、消耗能源所导致的规划修复难求解问题,提出一种基于期望状态序列的深空探测器规划修复方法。该方法根据动作的执行完成情况,从既定规划中提取未完成执行动作的期望效果以及待执行动作的期望前提,构成一组有... 针对探测器动作持续、并行、消耗能源所导致的规划修复难求解问题,提出一种基于期望状态序列的深空探测器规划修复方法。该方法根据动作的执行完成情况,从既定规划中提取未完成执行动作的期望效果以及待执行动作的期望前提,构成一组有序的、逻辑与能源混合的期望状态集合,为规划修复提供子目标,从而将规划修复问题转化为状态转移路径搜索问题;并在搜索过程中,提出能源补给优先的规划修复策略,将逻辑修复与能源修复分离以降低问题求解难度,最终使得探测器能够自主从规划失败中恢复执行。最后,以火星环绕器为例进行数值仿真,验证了方法的有效性和合理性。 展开更多

关键词 期望状态序列 深空探测器 规划修复 规划执行失败

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基于知识图谱的深空探测器任务规划建模 被引量：4

10

作者 王鑫 赵清杰 徐瑞 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第3期315-323,共9页

设计具有任务自主规划能力的深空柔性多智能体探测器是未来深空探测技术研究和发展的重要方向。针对多智能体深空探测器在任务规划时涉及的对象多、约束复杂、深空环境不确定,以及传统的任务规划语言无法对其进行准确、直观、简洁描述... 设计具有任务自主规划能力的深空柔性多智能体探测器是未来深空探测技术研究和发展的重要方向。针对多智能体深空探测器在任务规划时涉及的对象多、约束复杂、深空环境不确定,以及传统的任务规划语言无法对其进行准确、直观、简洁描述的问题,提出基于知识图谱的多智能体深空探测器的知识表示方法。该方法首先对探测器系统进行知识抽取,然后通过知识融合将系统设备及其状态和动作进行关联,最后采用知识加工挖掘多智能体之间潜在的关系。通过与MA-PDDL方法进行对比,验证所提出的方法简单、直观,更有利于探测器实现自主、灵活、准确的任务规划。 展开更多

关键词 深空探测 任务规划 知识图谱

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基于动态智能体交互图的深空探测器任务规划方法 被引量：3

11

作者 赵宇庭 徐瑞 +1 位作者 李朝玉 朱圣英 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第5期519-527,共9页

面对日益复杂的深空探测任务和动态多变的深空环境,深空探测器需要更高效的任务规划技术以快速生成规划方案。探测器内部各子系统具有分布并行的特征,可抽象为多智能体系统进行规划。而现有的多智能体规划方法无法直接应用于需要处理时... 面对日益复杂的深空探测任务和动态多变的深空环境,深空探测器需要更高效的任务规划技术以快速生成规划方案。探测器内部各子系统具有分布并行的特征,可抽象为多智能体系统进行规划。而现有的多智能体规划方法无法直接应用于需要处理时间资源等数值约束的深空探测器任务规划中。针对上述问题,提出基于分布式求精搜索的多智能体规划空间规划方法,设计动态智能体交互图引导多智能体协同规划,将时间资源约束处理抽象为约束满足问题并采用基于图论的方法进行处理。实验表明,对于包含多子系统的深空探测器的任务规划问题,所提方法能够有效提高规划效率。 展开更多

关键词 深空探测器 多智能体规划空间规划 数值约束

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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

12

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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小天体柔性附着强耦合系统协同博弈控制

13

作者 张成宇 梁子璇 朱圣英 《宇航学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期1775-1788,共14页

针对柔性着陆器的强非线性姿轨耦合控制问题,提出了多推力器协同博弈控制方法,通过协调多推力器的控制输入实现姿轨运动的联合控制。首先,通过微分博弈理论实现多推力器控制策略的交互与合作,从而在协同控制律设计时引入了系统的动态预... 针对柔性着陆器的强非线性姿轨耦合控制问题,提出了多推力器协同博弈控制方法,通过协调多推力器的控制输入实现姿轨运动的联合控制。首先,通过微分博弈理论实现多推力器控制策略的交互与合作,从而在协同控制律设计时引入了系统的动态预测信息,避免了多推力器控制的冲突与重复,进而兼顾了柔性着陆器整体的姿轨性能与各推力器的控制耗能。其次,设计了逐次逼近参数搜索算法,将逐次逼近与拟线性化技术结合,在系统强耦合非线性的情况下获得了封闭反馈形式的协同博弈控制律,因此控制指令可以在星载计算机上自主计算。最后,以小行星433Eros的附着为案例,通过数值仿真检验了所提协同博弈控制律的有效性。 展开更多

关键词 小天体附着 柔性着陆器 强耦合系统 姿轨耦合控制 微分博弈

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小天体着陆任务规划修复的弧一致时间约束松弛推理方法

14

作者 徐瑞 李世震 +3 位作者 李朝玉 王棒 朱圣英 梁子璇 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期544-554,共11页

任务规划修复是探测器着陆过程中自主应对不确知小天体环境的关键,而小天体着陆任务时间约束复杂且耦合,时间约束推理的速度直接影响到规划修复的效率。针对小天体着陆任务规划修复中的时间约束松弛推理慢问题,提出变量值域支持列表以... 任务规划修复是探测器着陆过程中自主应对不确知小天体环境的关键,而小天体着陆任务时间约束复杂且耦合,时间约束推理的速度直接影响到规划修复的效率。针对小天体着陆任务规划修复中的时间约束松弛推理慢问题,提出变量值域支持列表以保存变量间的影响关系,进而提出减量式弧一致时间约束松弛推理方法,减小约束松弛的推理范围,快速求解时间网络中变量的扩展值域,实现规划修复中时间约束松弛的高效推理。最后,以小天体着陆任务规划修复场景进行数值仿真,验证了方法的有效性和高效性,可为小天体着陆器快速任务规划修复提供支撑。 展开更多

关键词 小天体探测 任务规划 规划修复 时间约束推理 减量式弧一致

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小天体自主附着技术研究进展 被引量：28

15

作者 崔平远 袁旭 +1 位作者 朱圣英 乔栋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期759-767,共9页

基于国际上已实施的小天体探测任务和未来小天体附着探测技术的发展趋势,阐述了小天体自主附着的必要性及关键技术。首先回顾了已成功实施的小天体探测任务的特点,进而总结了小天体自主附着的难点问题,概括分析了小天体自主附着所涉及... 基于国际上已实施的小天体探测任务和未来小天体附着探测技术的发展趋势,阐述了小天体自主附着的必要性及关键技术。首先回顾了已成功实施的小天体探测任务的特点,进而总结了小天体自主附着的难点问题,概括分析了小天体自主附着所涉及的关键技术及其研究进展,最后对未来小天体自主附着技术的研究热点和发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 小天体 自主附着 自主导航 制导与控制 安全策略

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航天器自主任务规划修复技术研究进展 被引量：16

16

作者 徐瑞 陈超 +2 位作者 崔平远 朱圣英 徐帆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期733-741,共9页

结合航天器自主能力发展的迫切需求,阐述了航天器自主任务规划修复的必要性和难点。给出了航天器自主任务规划修复技术、航天器任务规划稳定性和规划修复问题的定义。根据规划执行失败时采用的修复策略,将自主任务规划修复技术分为规则... 结合航天器自主能力发展的迫切需求,阐述了航天器自主任务规划修复的必要性和难点。给出了航天器自主任务规划修复技术、航天器任务规划稳定性和规划修复问题的定义。根据规划执行失败时采用的修复策略,将自主任务规划修复技术分为规则匹配型、局部调整型、删除/求精型、状态转移型和构造新问题型五类。重点归纳了各类自主任务规划修复技术的研究进展和特点,分析了规划稳定性的定量评价方法。并在对目前任务规划修复方法总结分析的基础上,给出了未来航天器自主任务规划修复技术的研究方向建议。 展开更多

关键词 航天器自主 任务规划 规划修复 规划稳定性

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资源强耦合下改进遗传测控调度方法

17

作者 尹霞 韩笑冬 +1 位作者 李朝玉 徐瑞 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第1期59-68,共10页

随着航天器智能化发展,航天器数量增加、任务数量及复杂度增加导致智能航天器测控需求增加,测控调度资源耦合程度增大,求解空间维度呈现指数型增长,然而现有方法对资源耦合问题的研究较少且调度效率无法满足任务需求。针对上述问题,提... 随着航天器智能化发展,航天器数量增加、任务数量及复杂度增加导致智能航天器测控需求增加,测控调度资源耦合程度增大,求解空间维度呈现指数型增长,然而现有方法对资源耦合问题的研究较少且调度效率无法满足任务需求。针对上述问题,提出了资源强耦合下改进遗传测控调度方法,首先对多星测控调度问题进行建模,分析测控调度问题中的资源耦合性,定义适应度函数及哈希表类型的冲突字典;在遗传算法基础上设计了任务序列与收益并存的二维染色体编码形式,提出了优势任务相关的初始种群多线程并行生成方法,引导优化解的探索方向;设计了并行顺序解耦的交叉、变异算子,在冲突字典的辅助下,按照基因顺序实现高效实时的资源耦合处理,最终通过迭代得到测控调度解序列。通过多组仿真试验结果,证明了该方法均具有良好的收敛性,且与常规遗传算法对比试验中,该方法任务收益平均提高了21.31%,同时运行时间平均降低了24.36%,进而验证了资源强耦合下改进遗传测控方法的高效性,为智能航天器运行及管理提供技术支撑。 展开更多

关键词 测控调度 遗传算法 资源耦合 多星测控 任务规划

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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：17

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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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小天体主动附着制导与控制技术研究进展 被引量：10

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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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小天体不规则度与光学导航质心提取及应用 被引量：4

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作者 崔平远 贾贺 朱圣英 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期83-91,共9页

针对深空自主导航的小天体“形心和光心”提取问题,提出了小天体不规则度的概念,并给出了定义。小天体不规则度可以度量小天体形状和亮度的不规则程度,并作为不规则小天体质心提取方法的选取准则。首先提出了基于小天体不规则度的图像... 针对深空自主导航的小天体“形心和光心”提取问题,提出了小天体不规则度的概念,并给出了定义。小天体不规则度可以度量小天体形状和亮度的不规则程度,并作为不规则小天体质心提取方法的选取准则。首先提出了基于小天体不规则度的图像处理方法选取准则,进而针对形状不规则程度较大的小天体,提出一种基于最小外接图形的不规则小天体形心提取方法。最后,对基于不规则度的图像处理方法选择和形心提取算法进行了仿真。结果表明,不规则度很好地刻画了小天体不规则特性,选取准则可以实现算法的有效选取,实现小天体质心的高精度提取。 展开更多

关键词 小天体不规则度 质心提取 光学导航 图像处理

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