基于增量机动方式及评分矩阵的三航天器追逃策略研究

发布时间：2020-06-06 14:59

【摘要】：随着航天技术的飞速发展,人类对太空的探索呈现出多方位,深层次的发展趋势。航天器在在民用和军事方面的地位日益提升,这也使得各国学者针对航天器的研究愈发火热。航天器追逃问题有着其重要的实际意义,目前的研究往往在追逃机动过程中忽略相对轨道倾角这一指标,导致追逃双方距离满足捕获条件时相对轨道倾角依然有可能较大,追方仍不能捕获逃方。本文将相对轨道倾角这一指标引入机动过程的优化中,并开展对多航天器追逃问题的研究。因为传统的C-W方程不能直观地反映相对轨道倾角,本文基于C-W方程推导航天器间相对轨道的表达式并将其引入到可以描述航天器间相对运动关系的相对运动轨道根数中。为解决航天器在追逃过程中同时优化相对距离、相对轨道倾角两项重要指标,同时避免微分对策法中复杂的模型构建、约束量的增加所带来求解的困难,本文基于评分函数法建立航天器的机动策略。针对此机动策略,编写程序实现其算法功能,并进行算例仿真。以二追一逃问题、三方相互追逃问题、一追两逃问题为例,开展了多航天器追逃问题的研究。构建多航天器间的评分函数及相应的机动策略。设计航天器的机动策略和机动方案后进行算例仿真和对比。对于一对一追逃问题,在双方不同相对位置关系下进行仿真对比,可以得知:在引入轨道倾角作为机动过程中的另一个优化项后,追方在期望缩小相对距离的同时也兼顾缩小相对轨道倾角,本文提出的机动方案有一定的实际意义。对于二追一逃问题通过仿真,可以得知:多航天器进行拦截任务时整体的拦截效率要高于航天器进行一对一拦截。拦截效率的提高表现在拦截时间的缩短、最小相对距离以及相对轨道倾角的减小。在多航天器进行拦截时,某个航天器的拦截效率可能降低,但逃方在多航天器拦截时因其要考虑来自两个追方航天器带来的影响,故加大了其逃逸的难度。两追方航天器在整个追逃过程中可以更好的使逃方处于不利地位,从而可以更好的完成捕获任务。通过仿真对比可以说明多航天器进行拦截的工程实用性。对于三方相互追逃问题,使得追方在追捕逃方的同时还需躲避防御卫星的追捕,其不能按原最优机动方案对逃方进行追捕,通过仿真对比可以说明引入防御航天器可以有效降低追方的追捕效率。对于一追两逃问题,追方要同时追捕两个逃方,通过仿真说明追方机动能力不明显占优时,追方不能完成追捕。
【图文】：

图2-3 x y 平面内相对运动轨道根数的几何描述运动轨道根数的几何描述如图 2-3 所示，定义面内的运动：相对运动为椭圆运动，椭圆的半 , )r rx y ，航天器的近拱点为 P ，，其沿椭圆运动的瞬

x-z平面内相对运动轨道根数(ROE)的几动轨道根数的几何描述如图 2-4 所刻0t 时在初始位置0D ，t 时刻在位。过点 做垂直于 z 轴的虚线交圆于点G 。角 表示以 C 为顶点， C
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V448.2

【参考文献】

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5 ;An Adaptive Weighted Differential Game Guidance Law[J];Chinese Journal of Aeronautics;2012年05期

6 熊小龙,李荣刚,由大德,张世燎;夺取制太空权[J];飞航导弹;2005年10期

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本文编号：2699851