基于MOGA的HXMT天文卫星巡天扫描智能规划模型

发布时间：2020-03-23 10:55

【摘要】：从上世纪至今,国际上已发射的天文卫星有100多颗,覆盖的能量范围从微波直到超高能γ射线(约500MeV),取得了大量的观测研究成果。由于成像技术方面的困难,处于20千电子伏至300千电子伏(20keV～300keV)的硬X射线巡天观测基本属于空白。天体物理学家注意到,这个能区的高灵敏度巡天观测恰恰是了解天体高能物理过程的关键手段。 HXMT(硬X射线调制望远镜)天文卫星是我国自主研发的第一颗天文卫星,它正是针对硬X射线能区的。因此,它可以说是我国高能天体物理的一个里程碑。关于巡天扫描观测的规划模型,国内外的研究非常少,没有现成的经验可遵循。本文以HXMT天文卫星的巡天扫描观测模式为研究对象,针对其卫星需求,建立了针对天球星象点轨迹的智能规划模型。该模型利用轨道面进动和轨道运动相结合的方法,并且通过对扫描任务的智能控制,来实现对天球的扫描。这种观测方式最大的优点是极大地简化了飞行任务,不需要在巡天扫描期间对飞行器进行主动控制,只要规划好飞行任务,做好姿态调整,仅依靠轨道面进动和轨道运动就能完成巡天扫描。本文提出的智能规划模型是基于多目标遗传算法的,它在不增加姿态机动模式的基础上,有效的解决了能源输出问题,在能源输出和姿态机动上取得了很好的均衡,并实现了对除天冠之外的天球的均匀扫描。本文针对HXMT天文卫星智能规划模型的特点,还提出了一种新的编码方式——准三维实值编码方式,这种编码方式完整的描述了HXMT天文卫星巡天扫描期间所携带的信息,并且大大地节约了试验时间。 HXMT天文卫星的巡天扫描智能规划模型完全自主研发,它是HXMT天文卫星的深度成像观测、高灵敏度连续观测等后期任务的基础,也为以后天文卫星的巡天扫描打下坚实的基础,同时为以后解决航天领域的多目标优化问题以及任务规划问题提出一个新的思路。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P171.3

【引证文献】