空间控制技术与应用

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2019, 45(4): 0.

摘要 ( 29 )

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当代科学技术的重大变革和发展，已突破旧的自动控制系统框架向具有人的经验知识直接参与控制过程的系统框架发展.将人的智能引入控制系统，则形成智能控制系统.作为控制发展的高级阶段，智能控制系统主要解决那些用传统控制方法难以解决的复杂系统的控制问题，以提高社会生产效率，并提高人民的生活质量水平.本文主要对智能控制系统进行简述并提出一些研究构想，首先提出智能控制系统的基本概念、目的和任务，然后重点阐述智能控制系统的结构和组成以及一些控制方案和算法，最后论述智能控制系统的研究基础，即特征建模与在线学习.

Select 空间飞行器智能自主控制技术现状与发展思考

袁利, 黄煌

2019, 45(4): 7. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.002

摘要 ( 191 )

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提升空间飞行器的自主水平一直是航天领域的发展重点，新一代人工智能技术的巨大进步为其提供了新的机遇.本文对国内外空间飞行器智能自主控制技术的发展现状进行分析和总结，结合未来空间任务的发展需求，阐述空间飞行器智能自主控制的新特征，提出新的感知决策操控星上闭环结构，从智能自主角度剖析感知、决策、操控和健康管理的能力要素，并根据系统对地面的依赖程度和处理复杂任务的智能水平，提出空间智能自主控制的分级方法.针对发展空间智能自主控制技术所面临的挑战，从感知与认知、决策与规划、学习与操控、健康管理和系统体系架构五个方面给出发展建议.

Select 基于特征建模的空间非合作目标姿态智能测量方法

王立, 顾营迎

2019, 45(4): 19. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.003

摘要 ( 80 )

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为实现空间非合作目标姿态的测量，基于特征建模的思想，提出了一种根据目标激光点云数据进行高效处理的智能测姿态方法.首先，针对空间目标姿态测量的需求，寻找并实现能够高效表征目标姿态的点云数据特征.接着，应用神经网络的方法对目标点云姿态特征进行学习，通过建立合理的神经网络模型和训练数据，实现目标点云特征与姿态间非线性映射关系的建立.最后，利用目标点云仿真数据集，对方法的测量精度和测量实时性进行了评估.实验结果表明：利用特征建模的思想，提出并建立目标点云姿态协方差矩阵特征，实现了点云数据在表征目标姿态方面的信息高度压缩，为神经网络模型的轻量化设计和计算资源严重受限的在轨应用，提供了可行的智能化工程实现方案.

Select 基于学习的空间机器人在轨服务操作技术

解永春, 王勇, 陈奥, 李林峰

2019, 45(4): 25. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.004

摘要 ( 114 )

PDF (2913KB) ( 558 )

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发展具备全自主操作能力的在轨服务航天器是未来航天领域的重要方向，而赋予航天器自主学习能力是实现自主化操作的重要手段.本文首先对近年来国外在轨服务操作的重要研究计划和关键技术进行了分析，并系统论述了基于学习的机器人操作技术的主要理论和方法.然后，结合未来在轨服务的需求，对我们在此领域的初步研究成果“基于学习的在轨燃料补加控制系统”进行了介绍.最后，结合航天领域的特点，分析了基于学习的空间机器人在轨服务技术所面临的挑战和未来的发展方向.

Select 一种基于Gabor深度学习的无人机目标检测算法

张锡联, 段海滨

2019, 45(4): 38. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.005

摘要 ( 82 )

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随着智能控制技术的不断成熟，无人机给军事领域带来快速发展的同时也带来了威胁.因此针对空中飞行的无人机进行实时检测的任务需求，设计了一种基于Gabor深度学习的无人机目标检测算法.首先，搭建基于Gabor滤波器的深度神经网络，输入的图片经过该网络进行网格化划分，用以特征提取;然后，针对每个格子的特征利用回归算法计算其中物体的位置信息，并利用分类算法计算物体的类别信息，对以上得到的回归和分类结果进行筛选、融合得到最终的检测结果;最后,采集空中飞行的无人机真实数据构建数据集，在此基础上进行网络模型训练和算法验证.

Select 有障碍区域的多无人机多目标点路径规划

肖春晖, 邹媛媛, 李少远

2019, 45(4): 46. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.006

摘要 ( 90 )

PDF (1500KB) ( 87 )

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主要讨论了有障碍区的多无人机多目标点的路径规划问题.采用Dubins模型满足无人机的曲率约束，建立了含有混合变量的多约束优化问题，通过改进的遗传算法对优化问题进行求解，得到了满足基本约束条件的无人机遍历顺序和航向角,并确定了每个无人机的Dubins路径；给出了确定路径进入障碍区的检测方法，采用Dubins快速扩展随机树算法对进入障碍区域的路径进行调优，得到了满足障碍约束条件的优化无人机路径. 通过仿真算例对比实验，证明了所提算法的有效性.

Select 自适应预测制导：一种统一的制导方法

胡军

2019, 45(4): 53. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.007

摘要 ( 83 )

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介绍原创的自适应预测制导方法，包括自适应全数值轨迹预测方法，一种时变动态控制增益变换方法，一种一阶特征模型的自适应控制方法，自适应双环制导方法，标称轨迹自适应纵向和横向制导方法，以及约束预判与峰值控制等，给出实际飞行应用情况，以及推广应用和截至目前的应用研究领域.

Select 主动防御的最优预测协同制导律研究

史恒, 朱纪洪

2019, 45(4): 64. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.008

摘要 ( 67 )

PDF (1412KB) ( 92 )

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飞行器面对来袭导弹威胁时，可通过主动发射防御导弹的方式确保自身安全，这种方式称为主动防御.针对主动防御任务中传统制导律性能较差的问题，本文基于预测制导思想提出了一种高效的三维制导策略.建立了飞行器载机、来袭导弹和防御导弹的三维相对运动学模型，将迭代计算与经典制导律相结合，可对预期拦截点进行实时预测，并将其设定为虚拟目标，再设计制导律对虚拟目标实施追踪.预测制导策略建立在将高速来袭目标转化为低速虚拟目标的思想上，从而提高了拦截性能.通过非线性模型的数值仿真，验证了在应对机动的来袭导弹时，主动防御预测制导律相对于此前的方法所需的制导过载更小，脱靶量更小，制导能量损耗更小，拦截包线更大.

Select 基于自适应动态规划的航空航天飞行器鲁棒控制研究综述#br#

穆朝絮, 张勇, 余瑶, 孙长银

2019, 45(4): 71. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.009

摘要 ( 107 )

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自适应动态规划方法(ADP)是一种基于强化学习框架的智能控制方法，通过函数近似技术，最终得到动态规划问题的近似最优控制策略.本文对ADP方法在航空航天飞行器鲁棒控制的研究进行综述. 首先，介绍了ADP方法基本结构框架与典型算法实现原理. 进一步，对于ADP方法在高超声速飞行器系统，导航制导系统以及无人机系统在鲁棒控制中的相关研究进行介绍. 最后，对未来航空航天飞行器领域ADP方法的发展前景进行了分析.

Select 空间平行机器与平行制造

沈震, 罗璨, 商秀芹, 白天翔, 董西松, 宋晓光, 熊刚, 王飞跃

2019, 45(4): 80. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.04.010

摘要 ( 61 )

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近年来,随着空间技术的发展迅速,在可以预见的未来,在太空中作业和制造的需求必将变得越来越强烈.在太空环境中,对于智能、自主的要求越来越高.本文提出将平行机器、平行制造等和空间技术相结合,采用平行系统理论和方法,为实际的机器或者制造系统建立人工系统,在人工系统中进行计算实验得到合理的解决方案，通过平行执行指导实践.通过该方法,能够更好地应对太空中的不确定性和意外情况,尤其是通过平行增材制造实现快速、智能的补给和维修.