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颜正1,邱铭泽1,武迪1,2,师鹏1,2,*
YAN Zheng1, QIU Mingze1, WU Di1,2, SHI Peng1,2,*
摘要: 针对地月空间服务站常态化运营背景下的大规模物资转运需求,提出了一种考虑在轨服务站相位约束的航班化往返调度轨迹优化算法。首先,设计了一种基于不变流形和同伦延拓方法的解空间搜索策略,实现了对飞行时间(TOF)的有界遍历,成功构建了 LEO-Halo 往返转移轨道解空间。随后,将航班化调度任务建模为时空有向无环图上的组合优化问题,并提出了一种基于列生成与动态规划的双层优化算法,有效解决多飞行器、多航次任务编排中的维度灾难问题。数值算例表明,在解空间中,LEO至Halo转移轨道存在明显的相位窗口;Halo目标相位匹配约束会导致能耗上升,但其帕累托前沿在TOF维度极为平缓,为相位对齐提供了充足的调度余量。在调度优化算法结果上,面对能耗成本与时空窗口冲突,算法能够自适应的调整调度策略,数值算例下所得总速度增量相比DFS算法下降约10.7%。研究结果揭示了LEO-Halo转移轨道的解空间特性,形成了航班化调度任务的优化范式,为未来地月空间基础设施的常态化运营提供了理论支撑。