基于混合状态机的航天器自主绕飞多模态控制

本文研究了对非合作目标的自主绕飞控制问题，提出了基于混合状态机的自主绕飞多模态控制方法。首先，根据自主绕飞任务目标和轨道安全性分析，定义了远程接近、近程接近、相对位置保持、绕飞转移、碰撞规避、撤离等状态以及各个状态的控制目标。其次，为了实现航天器各个行为状态之间的协调转换与控制，建立混合状态机模型对各个状态进行自主管理和监控，设计了状态之间跳转的转换函数。然后，根据不同状态的控制目标，设计了多模态运动规划与控制策略，实现多模态自适应有限时间跟踪控制。最后，对本文所提出的自主绕飞控制方法进行了仿真验证，仿真结果说明了所提出的方法的有效性。     

考虑通信延迟的卫星集群改进蜂拥控制

针对卫星集群的无碰撞协同运动问题,提出了一种改进的蜂拥控制策略。首先,结合Prim算法和广度优先算法设计了一种计算度、半径约束最小生成树的拓扑优化方法,并将优化结果作为星群的通信拓扑。该方法不仅能够节省每个卫星的通信资源,还能够减少星群网络的通信延迟。随后,为提高参考轨迹生成的快速性,采用基于傅里叶级数的形状曲线逼近法对主星参考轨迹进行规划。在此基础之上,提出了一种考虑通信延迟与碰撞规避的蜂拥控制策略,使星群能够在保证通信连通性的前提下沿参考轨迹运动到目标点附近,并且在运动过程中不发生碰撞。经过理论分析,利用Lyapunov Razumikhin定理证明了卫星集群系统能够达到渐近稳定。最后,通过数值仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

航天器反应式碎片规避动作规划方法

提出一种航天器反应式碎片规避动作规划方法，首先以扰动流体动态系统(IFDS)算法作为动作规划的基础算法，通过其中的总和扰动矩阵对航天器的轨道速度矢量进行修正，实现轨道机动规避；然后，建立基于双延迟深度确定性策略梯度(TD3)深度强化学习算法的反应式动作规划方法，通过TD3在线优化IFDS规划参数，实现对碎片群的“状态-动作”最优、快速规避决策。在此基础上，将优先级经验回放和渐进式学习策略引入该方法中，提升训练效率。最后，仿真结果表明，所提方法可使航天器安全规避多发、突发、动态且形状各异的空间碎片群，且具有较好的实时性。     

飞行器广义生存性及评估方法

生存性作为飞行器的一个重要的通用质量特性，对于飞行器在服役(作战)使用过程中保持其服役(作战)完整性，进而发挥其服役(作战)效能具有重要作用。首先从实际作战环境和作战链路出发，引入威胁有效性，提出了飞行器广义生存性的定义——飞行器在人为敌对环境中执行任务时能够生存的能力，给出了其主要的3个方面的决定因素：威胁有效性、目标敏感性、目标易损性，讨论了其基本特性：客观性、相对性、随机性、可控性。在此基础上，建立了飞行器广义生存性的表征模型和评估方法；提出了威胁有效性的定义，明确了其3方面的主要决定因素：威胁活动性、威胁完好性、威胁能力程度，提出了威胁活动性、威胁完好性的定义，给出了飞行器的目标敏感性的主要影响因素：目标探测性和目标规避性，并提出了目标探测性和规避性的定义。最后，提出了提高飞行器广义生存性的措施，并给出了某4型作战飞机广义生存性评估分析的示例。研究结论可以为飞行器的设计及服役(作战)使用提供参考。