空间飞行器智能自主控制技术现状与发展思考

提升空间飞行器的自主水平一直是航天领域的发展重点,新一代人工智能技术的巨大进步为其提供了新的机遇.本文对国内外空间飞行器智能自主控制技术的发展现状进行分析和总结,结合未来空间任务的发展需求,阐述空间飞行器智能自主控制的新特征,提出新的感知 决策 操控星上闭环结构,从智能自主角度剖析感知、决策、操控和健康管理的能力要素,并根据系统对地面的依赖程度和处理复杂任务的智能水平,提出空间智能自主控制的分级方法.针对发展空间智能自主控制技术所面临的挑战,从感知与认知、决策与规划、学习与操控、健康管理和系统体系架构五个方面给出发展建议.     

航天部队与现代战争的革命

太空战是21世纪信息化战争的制高点，谁拥有制天权，谁就拥有制空权制海权和制信息权，美丽的天堂将成为航天大国争夺的焦点。一场争夺太空，利用太空，抢占制高点的战争将有可能发生。技术的突飞猛进可从根本上改变现代战争的进程。在信息收集、处理和传递为主的技术推动下，这场革命对军事行动产生的影响之大，决不亚于本世纪初飞机或坦克的投入使用。因此．航天部队在正进行的革命中正扮演着主角，具有收集、处理和传递信息的独特能力。     

纪念杨嘉墀先生百年诞辰专刊发刊词

<正>2019年是我国"两弹一星"功勋奖章获得者、"国家863计划"首倡专家之一、杨嘉墀先生诞辰一百周年。杨嘉墀先生为我国航天事业的创立和发展作出了卓越贡献。早在1995年香山国际自控联航天智能自主控制大会(IFAC IACA)上,杨嘉墀先生就高瞻远瞩地提出了"发展空间智能自主控制技术"的倡议,并提出"智能控制是未来航天技术的发展方向。未来的航天器控制就是要实现智能自主控制,利用智能手段达到自主控制的目的。"同时,杨嘉     

人工智能技术在美国航天装备领域的应用分析

1 引言 航天装备是指运行在空间中各类航天器,以及运输其进入太空的运载火箭、航天飞机等重大装备,是人类进入太空、探索太空、利用太空的重要依托 [1].随着航天装备需求的日益增多及产业技术革新,人工智能技术在空间态势感知、装备自主健康管理、自动化飞控、空间预警等方面的应用越来越广泛.美国作为当今世界的航天强国,一直不断推...     

《空间态势评估报告2016》发布

正太空是人类的共同财富。反对太空武器化,维护太空和平,"知天、用天",以航天等高新技术解决人类生存与发展的疑难问题是人类共同的心愿。为使人类进一步了解国际空间活动及国际空间安全局势,受中国国际战略学会安全战略研究中心委托,继2014年发布首版国际空间态势评估报告后,钱学森运载技术实验室空间态势评估课题组于2016年12月6日发布了《空间态势评估报告2016》(以下简称《报告》)。《报告》以中国学术研究人员系统化的独立视角,对2014-2015年间的国际     

航天器控制的现状与未来

航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提出,航天器智能自主控制应秉承"理论方法、系统结构、器部件要同步研究"的思想和方法.从目前应用情况看,北京控制工程研究所提出的基于特征模型的智能自适应控制方法是大有前途的方法.     

航天器智能自主控制研究的回顾与展望

航天器智能自主控制是一项极其庞大复杂的工程,本文首先回顾国内外航天器智能自主控制的研究现状和北京控制工程研究所近30年来在此领域所取得的成就.接着重点阐述航天器智能自主控制进一步研究的具体内容：航天器自主导航;航天器智能自适应控制的理论和方法;故障自主诊断和重构;信息智能自主管理等.最后论述航天器智能自主控制的发展目标和总体规划.     

美国太空武器最新发展动向及分析

1引言□□太空武器是指部署在太空或以太空物体为攻击目标的武器系统。太空武器是进行空间对抗的基本手段,其攻击的主要目标有航天器、飞机、洲际导弹、地面指挥与通信设施,以及导弹基地与航天器发射设施等。美国布什政府上台后,不断强调太空优势在未来战争中的重要性,认为太空将成为未来战争的重要战场。在此期间,美国制定了一系列太空政策,明确提出太空军事化的发展战略。为夺取太空优势,布什政府支持并批准资助一系列太空武器技术研发及试验计划。这些武器在未来太空攻防对抗中将主要完成两类作战任务——太空控制和太空兵力运用。太空控…     

中国航天

上海世博会太空家园馆惊现神秘魔方外观以浩瀚的宇宙为背景,仿佛是太空飘来的神秘魔方悬浮在空中,以异型的支柱与地面轻盈连接,形成一种摆脱重力的效果……这就是灵动而富有创意的2010年上海世博会太空家园馆。太空家园馆将围绕和谐城市,人与太空的主题,运用互动体验手段,展示中国航天的辉煌成就和电子科技的先进技术。太空家园馆将通过天-地-人的展示脉络,展现航天技术发展对人类的贡献,以及绿色、安全、智能     

空间机器人操作：一种多任务学习视角

利用空间机器人辅助、代替航天员完成在轨服务操作是近年的技术发展趋势。基于学习的空间机器人操作以深度神经网络为控制器载体,对非结构化太空环境适应能力强,在高轨、地外、深空等场景具有良好应用前景。目前,无论是空间机器人操作,还是地面机器人操作,多数研究只关注单一任务学习问题。立足一种多任务学习新视角,针对空间机器人操作面临的多任务适应性要求高、精细化要求高、不确定性强问题,首先分析了在轨服务的多样化任务需求。其次,全面综述了机器人操作多任务学习算法与应用相关工作,分析了开展空间机器人操作多任务学习的难点挑战,给出了关键技术发展建议。相关关键技术的突破将有助于提升空间机器人系统的自主性、鲁棒性,进而助力中国在轨服务技术向无人全自主方向推进。     

美国天军数字化建设现状及发展分析

<正>2019年12月20日,美国天军（USSF）正式成立,成为美国第6个独立军种。天军的长远目标是成为一个“数字军种”,数字技术和智能技术的快速发展,为天军军事能力的生成和提高创造了条件。天军的愿景是建立一支互联、创新、数字主导的部队。1政策指导天军的关键目标是保持敏捷,所有任务领域都依赖数据和分析,采用数字解决方案对于加速天军开发、部署和运营能力十分重要。天军以《太空作战部长规划指南》和《美国天军数字军种愿景》为指导,从数字总部、数字作战、数字人才、数字工程等维度建设发展,满足太空域作战环境下的需求,提高美军太空作战能力。     

天战会爆发吗

1967年生效、有120个国家批准或签署的联合国《外空条约》规定,外层空间(太空)只能用于和平目的,以中国为代表的许多国家始终不渝地坚持和平利用太空,反对发展太空武器,主张太空非武器化。然而,奉行霸权主义和强权政治的某些空间大国,一直在发展攻击卫星的外空武器,以图称霸太空,控制太空。一旦在太空发生攻击卫星的行动,天战的爆发将是不可避免的。首先,让我们来看一看,为什么看不见,摸不着,远在天外的卫星会成为     

空间平行机器与平行制造

近年来,随着空间技术的发展迅速,在可以预见的未来,在太空中作业和制造的需求必将变得越来越强烈.在太空环境中,对于智能、自主的要求越来越高.本文提出将平行机器、平行制造等和空间技术相结合,采用平行系统理论和方法,为实际的机器或者制造系统建立人工系统,在人工系统中进行计算实验得到合理的解决方案，通过平行执行指导实践.通过该方法,能够更好地应对太空中的不确定性和意外情况,尤其是通过平行增材制造实现快速、智能的补给和维修.     

小卫星及其星座的智能自主控制系统

随着小卫星及其星座技术的发展 ,卫星系统的测控和运行管理模式将由地面遥测遥控方式向智能化自主方式发展。文中系统深入地分析了小卫星及其星座技术的特点和主流发展趋势 ,讨论了对小卫星及其星座实施智能自主控制的必要性、优越性等方面的问题 ,给出了一种将多Agent系统技术与混杂控制系统理论方法相结合 ,以综合集成方式实现的具有高度自主性和灵活性的智能自主控制系统的设计方案 ;论述了可行的优化策略与技术实现途径。最后 ,按照文中提出的智能自主控制系统的组织结构模式和相应的控制策略 ,针对小卫星编队构形自主保持的智能控制问题 ,给出了计算仿真结果     

中国为何发展载人航天

充分利用空间环境资源 传统意义上的资源是上地、矿藏、水利等.人类进入地球轨道和外层空间后发现,太空的特殊环境和条件也是人类可以利用的重要资源,浩瀚无垠的太空具有高运的位置高真空、高洁净、无污染、微重力、强宇宙粒子射线辐射,是地面所不县备的及其宝贵的资源,这种得天独厚的太空环境对发展空间工业有着远大的潜在开发前景,其中空间微重力环境的开发和利用尤其重要。开发和利用空间环境资源必须有人的参与才行,因此需要发展载人航天。     

空间飞行器控制软件的动态自适应演化方法

空间飞行器在太空飞行过程中需要满足多任务、多工作模式以及大范围机动的需求, 其控制系统在大范围机动飞行条件下存在大量的外界干扰和内部参数不确定,同时飞行器的自适应过程受限于资源,人工干预难度大,并且现有的成熟的动态自适应方法并不一定适合空间飞行器控制软件进行自主控制,所以目前对自主控制系统软件的动态自适应调整方法提出了更高的要求.由此提出一种在双层感知—分析—决策—执行(MAPE)控制循环基础上的自适应框架,使用基于规则/策略的决策方法和基于强化学习的决策方法对系统感知到的局部和全局变化进行决策,并且采用基于数据驱动的反馈方法对规则库中的策略信息进行周期性的调整和优化,保证飞行器在太空执行任务面对复杂的环境时可以动态的完成自适应调整,保障任务的可靠执行.     

基于光学图像的撞击坑识别研究综述

当前,随着深空探测研究工作的需要,将信息科学的图像处理、模式识别技术应用到空间探测领域成为必然。基于光学图像的撞击坑自主检测技术就是将信息科学的图像处理技术应用到空间科学研究中的一个很好例证,近年来得到了各国学者的重视。本文针对这一领域的相关研究进行了介绍与分析。首先,对这一技术的研究意义从地质学、天体表面结构和特征数据库建设、探测器导航三个角度加以说明;其次,详细阐述了该技术的研究现状,简要介绍了其中一些经典算法,并将相关算法分为三类:全自主检测算法、半自主检测算法和组合检测算法;最后,提出了该技术研究所面临的难点和未来研究方向与应用空间,以及介绍了作者在这一方面的研究进展。     

人工智能在航天技术中的应用--NASA的深空-1项目中的自主控制软件技术

美国航宇局(NASA)的深空-1(DS-1)探测器计划可以说是史无前例的,它的使用效果通过已发送回的科学数据已经得到了很好的验证.DS-1的主要目的是证明人工智能(AI)技术是否能胜任太空探测任务,这也是人工智能技术用于空间项目中的第1次,它的成功与否关系到NASA在空间探测器自主控制方面能走多远.     

空间碎片减缓措施及其研究对策

随着人类空间技术的进步和发展 ,每年发射进入太空的人造天体越来越多。当这些人造天体失效后 ,由于目前人类对其缺乏及时有效的回收手段 ,随着时间的推移 ,堆积在太空中的废弃物将越来越多 ,总有一天人类再也不能向太空中发射任何人造天体。因此为了合理利用和保护有限的太空资源 ,则必须减少或清除太空垃圾。文章正是基于上述目的 ,在人类尚无有效回收手段的情况下 ,考虑利用现有的技术提出一些空间碎片的减缓措施 ,并在此基础上提出中国对空间碎片减缓应采取的对策     

中国三管齐下应对空间碎片

作为一个负责任的航天大国,中国高度重视"太空环保",目前已逐渐形成监测预警、航天器防护和空间环境保护三大工程体系应对空间碎片问题,有效减缓了空间碎片的产生,得到国际社会好评。空间碎片是指人类在航天活动中产生的太空废弃物,也称"太空垃圾"。