火星探测器行星际转移段定轨精度评估

天问一号是中国第一次实现地火转移行星际飞行的探测器，在长达202天的行星际转移飞行期间，共经历了4次中途修正及1次深空机动控制，在2021年2月10日成功进行了近火制动，被火星捕获而进入环火轨道。本文对探测器行星际转移期间的动力学模型进行了分析，制定了转移飞行期间定轨积分中心转换原则：在探测器飞出地球影响球后，定轨积分中心需要由地心更换为日心；对不同版本行星星历表的使用进行了分析，确定了使用DE436行星历表进行计算对定轨影响最小。根据探测器行星际转移飞行的特点，制定了一种基于逐日迭代定轨策略的精度评估方法。基于实测数据分析，验证了该方法的有效性，火星探测器行星际转移期间定轨位置误差优于2 km，速度误差优于20 mm·s^–1 (1σ)。     

天基快速响应体系的虚拟演示系统

为了实时监测天基快速响应体系的工作过程,开发实现了一套基于 OSG平台的虚拟演示系统。首先,对组成天基快速响应体系的天基平台、轨道运载器和有效载荷进行三维可视化建模,并设计了定制在轨服务任务和管理天基平台的图形交互接口；其次,基于典型的轨道转移模型,介绍了执行任务的天基平台选定方法和流程；最后,通过典型的信息保障任务,展示了基于 OSG的天基快速响应体系的虚拟演示系统。     

基于二维连通图的无人机快速三维路径规划

针对复杂真实环境下无人机三维路径规划解算速度慢的问题，提出一种基于二维连通图的快速三维路径规划方法。首先解析真实地理环境的地形特征和建筑要素，构建基于数字高程模型(DEM)的多层次等效三维数字地图；在此基础上，经过无人机可行空域到二维连通图的转化、连通图中的路径规划及路径的三维化与优化，快速获得一条可执行的三维路径。针对连通图中的全局路径规划，设计了一种基于步长地图的变步长稀疏A^*算法，在保证路径质量的同时有效降低路径搜索的时间；针对连通图中的局部路径规划，提出一种基于障碍预测的随机路标图(PRM)实时路径重规划算法，以满足无人机的实时性避障需求。分别在山地环境和城市环境中进行仿真飞行，结果表明：所提方法能够有效降低三维路径规划的解算难度，在短时间内完成复杂环境下不同尺度和需求的路径规划，全局路径规划算法同比三维A^*算法和基于二维连通图的二维A^*算法搜索时间分别降低了99%和95%，局部路径重规划算法能够在1 s的单次采样周期内完成路径重规划，实时躲避未知障碍物，保证飞行过程的安全。     

天区机遇目标空间探测任务规划算法

针对中法合作SVOM卫星的天区范围内机遇目标规划问题（ToO-MM），对其中的约束条件和优化目标进行抽象，建立了规划问题数学模型，设计实现了基于启发式规则的机遇目标规划算法TMHPA。以最大化卫星科学观测收益和最大化应急任务响应度为优化目标，考虑卫星姿态调整时间的影响，对观测任务和数传任务进行规划。通过仿真实验验证算法的有效性，结果表明该方法能够在保证算法收敛性和时效性同时，给出卫星在天区范围内的网格单元（tile）目标观测序列以及执行数传任务的时段安排，实现对ToO目标观测的快速响应，并及时下传机遇目标科学观测数据，满足规划算法的设计需求。