上面级智能导航决策融合方法研究
发布时间：2021-07-26 11:24
随着任务需求以及相关技术的发展,上面级不仅具有运载火箭的功能,还能够自主进行轨道机动,飞行时间长,可进行多次点火操作。它的工作任务也不再局限于卫星的发射及部署,在深空探测、在轨服务、空间攻防等航天任务中都发挥着重要作用。传统的导航策略制定方法对于工作模式单一的应用对象通常比较有效,但对于未来上面级愈发复杂多样的任务框架和工作模式,传统方法难以满足多任务适应性的需要,不具备对环境的考量和适应,更不具备智能化决策的能力。针对传统决策模式下导航系统的不足之处,本文提出运用专家系统、神经网络等智能化方法设计上面级智能导航决策算法,以满足未来上面级多任务适用性以及高精度自主导航的需求。无论是神经网络,还是专家系统,智能化算法在实现决策功能时都需要人类专家提供相应的决策依据。本文参考了国内外相关文献及近年来成功完成任务的上面级项目,建立了导航策略数据库,为智能化方法提供决策的理论依据。针对数据库检索慢、难以进行修改等问题,本文利用B+树结构对数据库进行构建,提高数据库检索速度和可操作性。针对目前采用传统决策模式的导航方案无法满足未来上面级空间任务适应性这一问题,本文采用专家系统、神经网络相结合的智...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型上面级型号
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-2阿金纳上面级发展型谱上个世纪60年代初，为了满足地球监测、通信卫星、高轨预警、气象卫星等航天任务的需求，美国开发出了首个搭载有液体火箭发动机的高能上面级——半人马座上面级。从第一次投入使用至今，半人马座上面级完成了多次革新，目前总共有A、B、C、D、通用型等多种构型，很多型号截止目前仍在服役中，与各型号火箭组合使用，在多种航天器发射任务中大放异彩，是美国最成功的上面级系列之一，在美国航天空间运输史上占有重要地位。1976年，为了满足航天飞机发射任务需要，美国研制出一种三轴稳定的上面级，由于该上面级运用惯性制导，因此被命名为惯性上面级。惯性上面级与半人马座上面级不同，它采用的仍是传统的固体上面级，担任了除航天飞机发射外的中继卫星发射计划、担任木星探测任务的伽利略号计划[6]、担任金星探测任务的麦哲伦号计划[7]、完成太阳极轨飞行的尤利西斯计划[8]等空间飞行任务。虽然惯性上面级相比其他上面级花销较大，但凭借其卓越的性能和多任务适用性，仍然受到各国航天机构的高度关注。上面级在运载火箭中的重要地位，自然引起了美国著名商业航天公司SpaceX的注意。2010年，以高可靠性、高速发射、低花销为设计理念的猎鹰九号火箭完成了首次发射任务，其上面级为搭载液体火箭发动机的Falcon9上面级。该上面级在低地球轨道（LEO）运载能力为185km时9.0t，在地球静止轨道（GEO）/地球同步轨道（GTO）运载能力为3.4t。具有可重复使用、低成本等特点[9]。其外形图如下所示：
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-图1-3SpaceX公司猎鹰9号火箭上面级外形图除此之外，目前已经研制成功的上面级还有麦克唐纳-道格拉斯公司的有效载荷助推舱上面级（PAM）、美国为新一代运载火箭的需求而设计的太空发射系统火箭上面级（SLSupperstage）、俄罗斯的KVRB上面级、微风上面级、Fregat上面级等。1.2.2信息融合智能化技术研究现状信息融合技术，顾名思义是针对海量的信息数据进行综合分析处理，从而完成状态估计的技术。具体来说，是根据一定的原理算法针对多源信息进行获娶处理、分析、结合、预测等一系列操作，以达到单一信息源无法达到的状态估计精度。组合导航是信息融合的重要分支，隶属于信息融合中数据融合部分。1.2.2.1信息融合模型的提出和发展何谓信息融合模型？从系统功能结构来看，信息融合模型利用对多源信息的处理进行自身系统的时域与空域探测维度进行拓广；从组成结构角度解释，其可视为一种形式框架，是一种利用计算机语言以及数学算法，按照一定的标准或规则，对多种传感器的量测信息进行处理分析、综合优化，以完成所需的估计（数据融合）或决策（决策融合）任务的系统模型。1973年，信息融合概念首次出现在美军的声纳理解系统之中。在这之前，与信息融合功能类似的形式出现在上世纪40~60年代的多雷达信息综合处理系统，此时的信息融合以数据融合为主要表现形式，侧重于各传感器数据信息的融合。随着系统需求的不断提升，信息融合的概念也从狭义的数据融合拓展到特征融合、决策融合，不再是简简单单地通过计算利用数学算法对数据信息进行处理，而是加入智能化算法后，能够处理信息的类型扩展到经验、决策、语言等。目前成熟的信息
【参考文献】：
期刊论文
[1]区块链上基于B+树索引结构的密文排序搜索方案[J]. 牛淑芬,王金风,王伯彬,贾向东,杜小妮. 电子与信息学报. 2019(10)
[2]基于径向基函数神经网络辅助容积卡尔曼滤波的多自主水下航行器协同定位方法[J]. 徐博,李盛新,金坤明,王连钊. 兵工学报. 2019(10)
[3]基于BP神经网络的故障诊断模型研究[J]. 冯玉芳,卢厚清,殷宏,曹林. 计算机工程与应用. 2019(06)
[4]基于ANFIS的智能导航自适应滤波算法研究[J]. 吴鹏,穆荣军,邓雁鹏,孙绪尧. 宇航总体技术. 2018(06)
[5]美国空间攻防体系发展与能力研究[J]. 李青,刘爱芳,王永梅,郭玲华. 航天器工程. 2018(03)
[6]NASA完成世界首次X射线脉冲星导航空间验证[J]. 王海名. 空间科学学报. 2018(03)
[7]BP神经网络算法改进综述[J]. 尤晓东,苏崇宇,汪毓铎. 民营科技. 2018(04)
[8]基于BP模糊神经网络自动装填系统的故障诊断[J]. 杨松,龙飞宏. 科技传播. 2018(02)
[9]基于减聚类ANFIS模型的船舶横摇运动实时预测[J]. 张泽国,尹建川,胡江强,李可,皇甫国光,董显利. 上海海事大学学报. 2017(01)
[10]国内外上面级发动机技术发展现状与趋势[J]. 赵自强,刘汉兵,吴志亮. 国际太空. 2016(12)
硕士论文
[1]全天候多源天文自主导航方法研究[D]. 孙洪驰.哈尔滨工业大学 2017
[2]面向航天器在轨服务的鲁棒单目视觉导航方法研究[D]. 江春.南京航空航天大学 2017
[3]再入机动飞行器组合导航信息融合方法研究[D]. 李云天.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3303473
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型上面级型号
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-2阿金纳上面级发展型谱上个世纪60年代初，为了满足地球监测、通信卫星、高轨预警、气象卫星等航天任务的需求，美国开发出了首个搭载有液体火箭发动机的高能上面级——半人马座上面级。从第一次投入使用至今，半人马座上面级完成了多次革新，目前总共有A、B、C、D、通用型等多种构型，很多型号截止目前仍在服役中，与各型号火箭组合使用，在多种航天器发射任务中大放异彩，是美国最成功的上面级系列之一，在美国航天空间运输史上占有重要地位。1976年，为了满足航天飞机发射任务需要，美国研制出一种三轴稳定的上面级，由于该上面级运用惯性制导，因此被命名为惯性上面级。惯性上面级与半人马座上面级不同，它采用的仍是传统的固体上面级，担任了除航天飞机发射外的中继卫星发射计划、担任木星探测任务的伽利略号计划[6]、担任金星探测任务的麦哲伦号计划[7]、完成太阳极轨飞行的尤利西斯计划[8]等空间飞行任务。虽然惯性上面级相比其他上面级花销较大，但凭借其卓越的性能和多任务适用性，仍然受到各国航天机构的高度关注。上面级在运载火箭中的重要地位，自然引起了美国著名商业航天公司SpaceX的注意。2010年，以高可靠性、高速发射、低花销为设计理念的猎鹰九号火箭完成了首次发射任务，其上面级为搭载液体火箭发动机的Falcon9上面级。该上面级在低地球轨道（LEO）运载能力为185km时9.0t，在地球静止轨道（GEO）/地球同步轨道（GTO）运载能力为3.4t。具有可重复使用、低成本等特点[9]。其外形图如下所示：
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-图1-3SpaceX公司猎鹰9号火箭上面级外形图除此之外，目前已经研制成功的上面级还有麦克唐纳-道格拉斯公司的有效载荷助推舱上面级（PAM）、美国为新一代运载火箭的需求而设计的太空发射系统火箭上面级（SLSupperstage）、俄罗斯的KVRB上面级、微风上面级、Fregat上面级等。1.2.2信息融合智能化技术研究现状信息融合技术，顾名思义是针对海量的信息数据进行综合分析处理，从而完成状态估计的技术。具体来说，是根据一定的原理算法针对多源信息进行获娶处理、分析、结合、预测等一系列操作，以达到单一信息源无法达到的状态估计精度。组合导航是信息融合的重要分支，隶属于信息融合中数据融合部分。1.2.2.1信息融合模型的提出和发展何谓信息融合模型？从系统功能结构来看，信息融合模型利用对多源信息的处理进行自身系统的时域与空域探测维度进行拓广；从组成结构角度解释，其可视为一种形式框架，是一种利用计算机语言以及数学算法，按照一定的标准或规则，对多种传感器的量测信息进行处理分析、综合优化，以完成所需的估计（数据融合）或决策（决策融合）任务的系统模型。1973年，信息融合概念首次出现在美军的声纳理解系统之中。在这之前，与信息融合功能类似的形式出现在上世纪40~60年代的多雷达信息综合处理系统，此时的信息融合以数据融合为主要表现形式，侧重于各传感器数据信息的融合。随着系统需求的不断提升，信息融合的概念也从狭义的数据融合拓展到特征融合、决策融合，不再是简简单单地通过计算利用数学算法对数据信息进行处理，而是加入智能化算法后，能够处理信息的类型扩展到经验、决策、语言等。目前成熟的信息
【参考文献】：
期刊论文
[1]区块链上基于B+树索引结构的密文排序搜索方案[J]. 牛淑芬,王金风,王伯彬,贾向东,杜小妮. 电子与信息学报. 2019(10)
[2]基于径向基函数神经网络辅助容积卡尔曼滤波的多自主水下航行器协同定位方法[J]. 徐博,李盛新,金坤明,王连钊. 兵工学报. 2019(10)
[3]基于BP神经网络的故障诊断模型研究[J]. 冯玉芳,卢厚清,殷宏,曹林. 计算机工程与应用. 2019(06)
[4]基于ANFIS的智能导航自适应滤波算法研究[J]. 吴鹏,穆荣军,邓雁鹏,孙绪尧. 宇航总体技术. 2018(06)
[5]美国空间攻防体系发展与能力研究[J]. 李青,刘爱芳,王永梅,郭玲华. 航天器工程. 2018(03)
[6]NASA完成世界首次X射线脉冲星导航空间验证[J]. 王海名. 空间科学学报. 2018(03)
[7]BP神经网络算法改进综述[J]. 尤晓东,苏崇宇,汪毓铎. 民营科技. 2018(04)
[8]基于BP模糊神经网络自动装填系统的故障诊断[J]. 杨松,龙飞宏. 科技传播. 2018(02)
[9]基于减聚类ANFIS模型的船舶横摇运动实时预测[J]. 张泽国,尹建川,胡江强,李可,皇甫国光,董显利. 上海海事大学学报. 2017(01)
[10]国内外上面级发动机技术发展现状与趋势[J]. 赵自强,刘汉兵,吴志亮. 国际太空. 2016(12)
硕士论文
[1]全天候多源天文自主导航方法研究[D]. 孙洪驰.哈尔滨工业大学 2017
[2]面向航天器在轨服务的鲁棒单目视觉导航方法研究[D]. 江春.南京航空航天大学 2017
[3]再入机动飞行器组合导航信息融合方法研究[D]. 李云天.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3303473
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