摘要：多目标探测是一种经济高效的航天任务设计方案，在小行星探测、木星和土星系内卫星遍游探测等深空任务中备受青睐。然而，该方案下的轨迹优化问题却非常复杂，不仅包含了探测时机、脉冲等连续变量，还牵涉目标选取与访问顺序等整数变量，属于混合整数规划难题，是航天动力学与控制领域的热点问题。首先介绍了多目标探测中的混合整数轨迹优化问题；然后从转移轨迹优化、探测序列优化和多航天器协同探测优化3个方面探讨了该问题的研究进展，讨论了各种方法的特点与适用范围；最后展望了该研究领域未来的发展方向，为深空探测任务的优化与创新提供了新的思路。

摘要：The lunar probe often has some remaining fuel on completing the predefined Moon exploration mission and may carry out some additional tasks from the Moon orbit using the *** possibility for the lunar probe to escape from the Moon and the Earth is *** and optimization of the trajectory from the Moon orbit to the Near Earth Asteroids (NEAs) using the spacecraft's residual fuel is *** first,the semi-major axis,inclinations and the phase relations with the Earth of all the numbered NEAs are investigated to preliminarily select the possible *** on the Sun-centered two-body problem,the launch window and the asteroid candidates are determined by calculating the minimum delta-v for two-impulse rendezvous mission and one-impulse flyby mission,*** a precise designed trajectory,a full ephemeris dynamical model,which includes gravities of the Sun,the planets and the Moon,is adopted by reading the JPL *** departure time,arrival time,burning time duration and thrust angles are set as variables to be designed and *** optimization problem is solved via the Particle Swarm Optimization (PSO) ***,two feasible NEA flyby missions are presented.

摘要：将轨道设计转化为常微分方程两点边值(TPBVP)问题,采用微分修正法求解该边值问题。将B平面概念同时应用于地球和火星,借助B平面与双曲线轨道的几何关系解析地给出了两点边值问题的边界条件的建立方法,理论上说明了火星探测直接转移轨道存在4组解的原因,同时提出了控制探测器到达相对火星双曲线轨道近火点时刻的准确参数表示方法。最终给出仿真算例,将轨道设计结果代入STK,结果合理。

摘要：首先在二体意义下采用粒子群优化算法(PSO)求解Lambert问题,确定发射窗口和二体地火转移轨道。使用圆锥曲线拼接法设计地心停泊轨道、逃逸轨道,并作为轨道精确设计的初值,以建立在火星的B平面参数和地火转移时间为约束,在精确动力学模型下进行微分迭代修正,最终得到满足约束的精确轨道。将设计轨道在STK软件中仿真,结果吻合。

摘要：研究太阳帆航天器从地球同步轨道飞向日-地第2Lagrange(L2)点Halo轨道时其转移并入轨的轨迹优化设计问题。提出了分3阶段优化设计的方法:首先调整航天器逃离地球的飞行轨迹,使其比较接近目标Halo轨道的不变流形;再借助不变流形,用遗传算法求解相应的最优控制,使其转移到目标Halo轨道的不变流形上;最后航天器将沿流形飞行完成入轨。数值仿真结果表明,提出的方法可以得到相当好的转移轨道。由此显示,将转移轨道分为若干阶段,借助不变流形,用遗传算法求解最优控制问题的轨道优化设计方法对于此类小推力变轨问题是切实可行的。

摘要：小行星探测日渐成为深空探测领域的一个研究热点。考虑小行星Kepler轨道以及小推力航天器的特点,从能量和相位的角度推导出多颗小行星探测顺序的确定准则,并利用优化算法对航天器的飞行轨迹进行了全局优化设计。算法在满足约束条件的前提下,使得航天器剩余质量与飞行时间的比值达到最大,并通过数值仿真算例验证了算法的可行性。结果表明:该算法综合利用遗传算法和局部优化算法具有精度高、计算简单的特点,可用于小行星探测的轨迹优化设计问题。

摘要：为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号干扰的情况下实现平稳的自主降落,采用AprilTags视觉基准系统中的TAG36H11图像作为降落地标,并基于该降落地标设计了一种视觉辅助的交叉双旋翼无人直升机自主降落控制系统。对降落地标进行图像预处理,基于Canny边缘检测、Hough变换直线检测和矩形检测,提取降落地标的特征信息,然后通过相机成像原理和坐标系转换解算出无人直升机的相对位姿信息,针对GPS信号干扰的情况下提出了一种利用Hough变换直线检测解算偏航角的算法,最后设计了一种串级PID控制结构的位姿控制算法,位置控制中设计了一种开方控制器,用于限制无人直升机的极限期望位置和最大加速度。同时,在姿态控制中设计了一种交叉双旋翼无人直升机姿态控制机构,通过6个数字舵机控制倾斜盘的倾角实现交叉双旋翼的周期变距,改变无人直升机的飞行姿态。通过Mission Planner飞控地面站进行仿真验证,将视觉处理系统与飞行控制系统组合,仿真结果表明,视觉辅助的飞行控制系统可以很好地跟踪无人直升机的期望位置。经过实验验证,姿态角度偏移量控制在4°以内,位置偏移量控制在0.05 m以内,可以实现交叉双旋翼无人直升机视觉辅助的自主降落。

摘要：为了研究具有外部干扰力矩和模型不确定性的多体航天器姿态快速跟踪控制问题,基于逆系统方法和回声状态网络(echo state network,ESN),设计了鲁棒控制器,并利用Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的渐近稳定性。采用"meta-learning"策略离线训练ESN网络,并应用遗传算法优化其主要参数,解决了动态递归神经网络训练困难及网络参数不易确定的问题。控制器的设计过程相对简单,不需要精确的动力学模型。该文还针对航天器中心体与天线同时跟踪不同目标的任务进行了数值仿真,结果表明所设计的鲁棒控制器对外部干扰与模型不确定具有很好的鲁棒性。

摘要：椭圆参考轨道的卫星编队队形设计比圆参考轨道要困难得多,有时很难找到符合队形要求的初始条件。基于L aw den方程,给出了利用遗传算法设计椭圆参考轨道情形下的星下点圆形编队设计方法。由于参考轨道为大偏心率椭圆轨道时不存在圆形星下点队形,只讨论了参考轨道为小偏心率椭圆的情形。与对圆参考轨道的C-W方程初始条件进行修正的方法相比,该方法有更高的设计精度。最后使用脉冲推力模型求解了椭圆参考轨道编队的能量最省队形重构的轨迹规划问题。结果表明,遗传算法可以很好地应用于小偏心率参考轨道编队的队形和重构轨迹设计中。

摘要：动态释放变轨是绳系卫星特有的变轨方式,变轨结果好于静态释放,但相应控制还未有深入的研究。该文利用Kelvin-Tait-Chatayev定理设计了线性控制律,可以在数小时内动态释放子星。并进一步分析了圆轨道下动态释放和静态释放后的变轨结果,证明了子星动态释放后,远地点改变比静态释放大。数值仿真的结果是动态释放变轨的远地点升高是静态释放变轨的2.5倍。结果表明,此控制律可以实现动态释放变轨,并使子星轨道发生较大变化,具有重要的应用价值。