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《編隊衛(wèi)星隊形重構(gòu)防碰撞最優(yōu)軌跡規(guī)劃》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第31卷第9期2010年9月航空學(xué)報ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTlCASINICAVol-31NO．9Sept．2010文章編號：1000-6893(2010)09—1818—06編隊衛(wèi)星隊形重構(gòu)防碰撞最優(yōu)軌跡規(guī)劃黃海濱，馬廣富，莊宇飛(哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001)OptimalTrajectoryPlanningforReconfigurationofSatelliteFormationwithCollisionAvoidanceHuangHaibin，MaGuangfu，ZhuangYufei(Schoo
2、lofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)摘要：針對編隊衛(wèi)星隊形重構(gòu)的軌跡規(guī)劃問題，提出了直接配置混合整數(shù)線性規(guī)劃(DCMILP)方法。首先將衛(wèi)星編隊飛行問題進行簡化，整個過程使用線性化描述；繼而將三階Simpson方法擴展至編隊衛(wèi)星的隊形重構(gòu)過程中，將各衛(wèi)星的狀態(tài)量和控制量在各節(jié)點處離散化；然后根據(jù)目標(biāo)甬?dāng)?shù)及碰撞規(guī)避問題等各種約束條件，將整個過程轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題，從而可以找到該非凸問題的全局最優(yōu)解。最后，通過對三維和二維兩組編隊衛(wèi)星隊形重構(gòu)進行仿真，由結(jié)果可以
3、看出，與傳統(tǒng)方法相比該方法快速有效，能夠滿足實時性的要求，使得衛(wèi)星編隊的自主運行成為可能。關(guān)鍵詞：隊形重構(gòu)；碰撞規(guī)避；直接配置法；混合整數(shù)線性規(guī)劃；非凸優(yōu)化中圖分類號：V448．2文獻標(biāo)識碼：AAbstract：Thisarticlepresentsadirectcollocationmixedintegerlinearprogramming(DCMILP)methodforenergy—optimaltrajectoryplanningofsatelliteformationreconfiguration．First，theformationflyin
4、gproblemissimplifiedtOthatoflinearformulation．Second，thethree-orderSimpsonmethodisextendedtOthef‘JImationreconfigurationproblem，andthestateandcontrolvariablesarediscretizedatthenodes．Then，bymeansoftheobjectivefunction，collisionavoidanceandotherconstraints，theformationreconfigurat
5、ionproblemistransformedintoaproblemofmixedintegerlinearprogrammingSOastofindaglobaloptimalsolutiontothisnon-convexoptimizationproblem．Finally。thethree-dimensionandtwo-dimensionsimulationresultsdemon—stratethatthismethodisabletOsolvetheprobleminashorttimeandthatitcanbeusedasanon—l
6、inealgo-rithmoftrajectoryplanningforformationreconfiguration．Keywords：formationreconfiguration；collisionavoidance；directcollocationmethod；mixedintegerlinearpro—gramming；non-convexoptimization隊形重構(gòu)是衛(wèi)星編隊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是其區(qū)別于傳統(tǒng)單顆衛(wèi)星的重要特性。通過重構(gòu)，編隊衛(wèi)星可以根據(jù)任務(wù)的不同需要合理地改變隊形，從而能夠更精確、更有效地完成任務(wù)。同時，當(dāng)某顆衛(wèi)
7、星失效或系統(tǒng)需要更新有效載荷時，都可以通過隊形重構(gòu)補充新的衛(wèi)星予以實現(xiàn)¨]。因此，編隊衛(wèi)星隊形重構(gòu)問題的研究對于衛(wèi)星編隊飛行的實際應(yīng)用具有重要的意義。隊形重構(gòu)就是對編隊衛(wèi)星位置的重分配[2]，即通過規(guī)劃出的一系列最優(yōu)軌跡，使得衛(wèi)星能夠在規(guī)定時間范圍內(nèi)從當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)移到指定狀態(tài)，因而隊形重構(gòu)可以看做一個最優(yōu)路徑規(guī)劃問題，即在有限時間內(nèi)(幾秒至十幾分鐘)，多顆被看做質(zhì)點的剛體衛(wèi)星收稿日期：2009—09—17；修訂日期：2010—05—13基金項目：國家自然科學(xué)基金(60774062)通訊作者：馬廣富E—mail：magf@hit．edu．on進行靜止到靜止(
8、Rest—to—Rest)機動，同時考慮碰撞及推力約束，并使得某種性能指標(biāo)(如燃
