基于约束可满足的航天器自主任务规划方法研究

发布时间：2017-09-03 17:30

  本文关键词：基于约束可满足的航天器自主任务规划方法研究

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【摘要】：由于空间探测目标远且所处环境不确定,利用地面测控站来遥测遥控的方式在一定程度上已很难满足航天器控制的实时性以及安全性等要求。自主技术可使此类问题得以有效解决,且已逐渐成为航天领域发展的一项关键技术,航天器自主任务规划则是自主技术的重要组成元素之一。本文针对航天器自主任务规划的特点,从航天器规划模型复杂化、约束关系精简化及规划执行高效化等几个方面出发,对航天器任务规划中关键技术—约束可满足问题展开相关研究。首先,对航天器规划领域的建模方法进行了研究。针对航天器自主任务规划的实际情况,对不同的规划知识进行了研究与分析。在此基础上,使用规划领域建模语言PDDL建立了航天器模型,并对规划建模语言中关键元素进行了详细分析。其次,分析了模型间约束关系及各模型中相关动作的约束类型,重新设计符合航天器自主任务规划领域的模型。考虑自主技术的现状,以航天器的自主任务规划为背景,针对航天器的卫星成像问题,建立了航天器模自主任务规划模型。然后,对航天器自主任务规划中约束可满足技术进行了研究与分析。在弧相容算法和冲突导向算法的基础上,设计了一种改进的启发式搜索策略,对规划执行效率进行提升。采用启发式和冲突导向算法使得规划能够更加智能地回溯,提高了规划的速度。最后,在上述研究成果基础上,为了验证本文所设计的基于启发式的约束可满足方法,使用面向对象且具备优良跨平台特性的图形用户界面应用程序框架Qt,设计并建立了基于约束可满足问题的航天器自主任务规划地面仿真系统。验证了航天器模型可行性和算法的有效性。
【关键词】：自主任务规划 约束可满足问题 规划建模语言
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V448.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-22
• 1.2.1 规划建模语言11-12
• 1.2.2 约束可满足技术相关研究12-16
• 1.2.3 航天器自主任务规划相关研究16-21
• 1.2.4 基于约束可满足的自主任务规划技术研究21-22
• 1.3 论文内容与文章结构22-24
• 第2章 航天器自主任务规划建模方法研究24-34
• 2.1 引言24-25
• 2.2 PDDL建模语言分析25-26
• 2.3 航天器规划知识模型定义26-27
• 2.4 基于PDDL的航天器自主任务规划模型建立27-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 航天器任务规划领域约束分析34-44
• 3.1 引言34-36
• 3.2 航天器任务规划领域约束条件36-37
• 3.3 系统约束类型与约束表达37-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 基于约束可满足的航天器任务规划算法44-55
• 4.1 引言44-45
• 4.2 约束可满足规划问题基本定义45-46
• 4.3 基于约束可满足的规划算法研究46-51
• 4.3.1 弧相容性算法46-47
• 4.3.2 冲突导向回跳算法47-51
• 4.4 基于启发式的约束可满足规划算法设计51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 基于约束可满足的航天器自主任务规划系统实现55-62
• 5.1 引言55
• 5.2 仿真系统平台设计55-57
• 5.2.1 航天器规划系统结构55-56
• 5.2.2 规划过程56-57
• 5.3 仿真系统设计与实现57-60
• 5.4 系统仿真与结果分析60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第6章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69

【参考文献】

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1 代树武,孙辉先;航天器自主运行技术的进展[J];宇航学报;2003年01期

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本文编号：786369