中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (1): 58-65.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2015.01.008

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基于三分图的非共面卫星分布式加注任务规划

都柄晓, 赵勇, 陈利虎, 姚雯   

  1. （国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙410073）
  • 收稿日期:2014-08-28 修回日期:2014-11-17 出版日期:2015-02-25 发布日期:2015-02-25
  • 作者简介:都柄晓 1990年生，2012年毕业于国防科学技术大学空间工程专业，现为国防科学技术大学航空宇航科学与技术专业硕士研究生。研究方向为飞行器设计。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（51205403）；863基金（2013AA7045040，2013AA7044029）资助项目

MissionProgrammingofPeer-to-PeerRefuelingonNon-CoplanarCircularOrbit

DUBingxiao,ZHAOYong,CHENLihu,YAOWen   

  1. (NationalUniversityofDefenseTechnology,  CollegeofAerospaceTechnologyandEngineering,Changsha410073)
  • Received:2014-08-28 Revised:2014-11-17 Published:2015-02-25 Online:2015-02-25

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1639

摘要： 分布式加注规划的目的在于规划加注过程的交会路径，使任务在满足约束的情况下整体燃料消耗最优。针对异面圆轨道卫星间的分布式加注策略，建立了分布式加注任务规划问题的数学模型，把该规划问题归结为非完全赋权三分图的匹配问题，并将整体最少燃料消耗作为规划目标。其次，进行了算法的流程设计，采用了Kuhn-Mundres图论算法和整数遗传算法相结合的LSGA算法加快了收敛的速度保证了全局最优。最后，选取了两个具有小角度轨道偏差的异面卫星星座对该问题进行分析。计算得到了优化后的双冲量机动下加注任务的服务关系与燃料代价，规划算法的有效性也得到了验证。

关键词: 在轨加注, 三分图, 整数遗传算法, 任务规划, 异面圆轨道, 卫星

Abstract: TheaimoftheoptimalscheduleforthePeer-to-Peerrefuelingstrategyistofindthebestrendezvoustrajectorieswiththeminimumfuelconsumptionduringthewholemission.Firstly,themathematicmodelforthemissionprogrammingwassetup,whichwassummedupasathree-indexmatchproblem,andtheminimumfuelexpenditurewassettobetheobjective.Secondly,thealgorithmflowfortheproblemwasdesigned,andthecombinationofKuhn-Mundresalgorithmandtheintegergeneticalgorithmwereadopted,theconvergencewasacceleratedandtheglobaloptimizationwasguaranteed.Atlast,twoconstellationsinthenon-coplanarcircularorbitwithasmallintersectionanglewasconsideredasanexample,andtheoptimalschedulingandfuelcostfortwoimpulsemaneuverweregottensuccessfully.Andtheresultshowsthattheproposedmodelandalgorithmareefficient.

Key words: On-orbitrefueling, Tripartitegraph, Integergeneticalgorithm, Missionprogramming, Non-coplanarcircularorbit, Satellite