基于零空间方法的四旋翼无人机避障与协同编队控制

针对四旋翼无人机在编队飞行执行任务时可能遭遇障碍物问题,考虑多无人机避障及机间避撞的需求,提出 1种基于零空间方法的四旋翼无人机避障与协同编队控制算法。首先,建立四旋翼无人机动力学模型,并建立虚拟控制量简化控制模型;其次,基于零空间方法进行避障与协同编队控制算法研究,将无人机任务执行分解为目标趋向任务、避障避撞任务和协同编队任务,并根据优先级进行任务融合得到期望速度;再次,基于 PID方法设计控制律;最后,通过仿真验证所提控制算法的有效性。所提方法可保证四旋翼无人机在编队飞行中遭遇障碍物时的飞行安全。     

基于蜂群算法的飞机滑行路径优化

研究了飞机场面滑行路径动态规划问题,将三种滑行冲突作为约束条件,建立了场面运行模块化模型。基于蜂群算法给出了问题的优化算法,并进行了计算机仿真实验,结果表明可以大大减少滑行时间。算法既可以用于滑行路径的动态规划,也可以为繁忙机场的安全运行提供决策支持。     

考虑能量最优的集群航天器避碰规划

针对传统集群聚集算法在航天器集群规划应用中存在燃料消耗大、不均衡以及耗时过长等问题,提出了向心聚集的能量最优聚类避碰算法。该算法首先基于集群相对运动方程与有限时间的能量最优模型,建立了自适应的向心聚集的能量最优模型;在此基础上,对于耗时较长且碰撞的问题,提出一种基于能量最优的聚类避碰算法,以模块间安全距离矢量作为避碰约束,将能量消耗作为聚类算法指标进行改进。仿真验证表明,该算法可以自适应选取集群聚类的中心,有效避免碰撞,减少集群聚集总能量的消耗以及模块间能量消耗的不均衡性,使得工质消耗达到全局最优,且耗时仅有常规遗传算法的万分之一。该算法为集群快速安全聚集提供了思路。     

基于代理模型的卫星编队重构最短距离建模

针对编队卫星成员数量较多时,编队重构规划考虑碰撞规避会带来的巨大的计算开销。为降低计算开销和提升优化效率,基于CW方程和双脉冲轨道机动策略,建立了能够快速预测编队卫星重构过程最短距离的多种代理模型,并基于三种大小不同的训练集,从模型精度和效率两方面进行了对比。结果表明,克里金（KRG）模型在各种代理模型中精度最高,而且随着训练量的增加,克里金和人工神经网络（ANN）模型的性能得到了明显改善,模型精度有一定的保证。研究还发现,尽管KRG模型预测时间高于其他代理模型,但和真实模型相比,其耗时仍然很短,因此可用于提高考虑避碰约束时卫星编队重构轨迹优化的效率。     

Active collision avoidance maneuver under constant thrust

In this paper, the relative position parameters of the target spacecraft are obtained by using the vision measurement and the target maneuver positions are calculated through the isochronous interpolation method. Furthermore, new switch control laws under constant thrust are designed for active collision avoidance maneuver of the chaser along a specified trajectory. The switch control laws are obtained based on the acceleration sequences and the working times of thrusters in three axes which can be respectively computed by the time series analysis method. The perturbations and fuel consumptions are addressed during the computation of the working times.     

基于混合整数线性规划的飞行器防撞轨迹规划

给出了飞行器防撞最优轨迹的混合整数线性规划(MILP)设计方法。将飞行器模型近似化为以恒定速度和有限转弯速率运动在两维平面上的质点，把最小时间表述与防撞约束相结合，形成MILP问题进行轨迹的最优化设计。通过两个仿真计算表明，模型近似是有效的。     

载人飞船碰撞检测解析方法研究

在轨编目物体数目与日俱增，为保证载人航天任务的顺利完成，必须对可能威胁任务轨道的空间目标进行碰撞检测。本文分析了美国航天司令部开发的SGP4近地轨道预报模型，引入其中的摄动力长期项公式。通过模型比对可知，引入摄动力长期项的计算结果与解析法SGP4结果接近，而且摄动力的长期项对轨道根数的影响可以表示为关于时间的函数，结合天球投影可以迅速找出2个物体分别过轨道交线的时间，因此该方法能够保证碰撞预警的精度与速度。仿真结果验证了该方法的快速有效性。     

航天器碰撞分析方法研究

作为航天器碰撞与规避控制方法研究课题的一部分,为此分别建立了航天器及其它空间目标的轨道确定方法;并在此基础上,提出了可能与航天器碰撞的其它空间编目目标的初选准则和碰撞预报算法。实测数据计算表明,该方法对于航天器轨道设计以及飞行安全性分析等均是实用可行的。     

基于隐式位姿空间分层量化的空间机械手无碰撞路径规划方法

本文在概述空间机械手无碰撞路径规划问题的特殊性的基础上提出了相应的路径规划策略。依据这些策略，本文描述了一种基于隐式位姿空间分层量化的路径规划划方法，并通过仿真验证了所提出规划策略和规划方法的有效性。     

NASA空间碎片模型

介绍ＮＡＳＡ为预示空间碎片环境未来发展趋势所建立的空间模型（包括通用模型和专用模型）及其适用范围。通用模型包括ＯＲＤＥＭ９６、ＢＵＭＰＥＲＩＩ、ＥＶＯＬＶＥ、ＣＨＡＩＮ和ＤＡＳ；专用模型包括ＮＡＳＡ碎片模型、弹道限制方程和轨道计算模型等。这些模型不仅可用于评估当前的碎片环境，而且还可评估载人与无人航天器在轨运行时的碎片碰撞风险。