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面向空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的決策推演理論是通過地面仿真系統(tǒng)完成對(duì)空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的規(guī)劃、仿真與評(píng)估。本書從實(shí)際工程需求出發(fā)，選取五類代表性的空間機(jī)動(dòng)任務(wù)，分別是接近伴飛任務(wù)、抵近成像任務(wù)、機(jī)動(dòng)避障任務(wù)、巡航普查任務(wù)和在軌維護(hù)任務(wù)。根據(jù)空間尺度將機(jī)動(dòng)任務(wù)實(shí)現(xiàn)策略分為遠(yuǎn)距離抵近策略、近距離伴飛策略和碰撞規(guī)避策略三類，對(duì)每一類策略結(jié)合實(shí)際空間情況給出多種場景下的仿真算例，進(jìn)行效能評(píng)估。本書在理論和實(shí)踐方面相互結(jié)合，章節(jié)設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)，結(jié)構(gòu)清晰且論述詳實(shí)，具備新穎性、豐富性和工程性，可作為航天相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工程技術(shù)人員的參考書。

航天活動(dòng)是人類對(duì)宇宙的探索，也是人類對(duì)空間資源的開發(fā)與應(yīng)用。隨著科學(xué)的進(jìn)步，對(duì)航天技術(shù)的研究不斷加深，各類空間任務(wù)也越發(fā)頻繁與復(fù)雜，但不同的空間任務(wù)也存在許多相同的技術(shù)需求，空間任務(wù)里的軌道機(jī)動(dòng)部分就是其中十分重要的一點(diǎn)。航天器能否準(zhǔn)確地完成軌道機(jī)動(dòng)意味著能否準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)軌道，趕上任務(wù)時(shí)間窗口，完成對(duì)目標(biāo)的抵近、繞飛與伴飛等，這些因素決定了探測、遙感、通信和交會(huì)對(duì)接等多種航天任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，因此十分重要。同時(shí)，高昂的空間任務(wù)成本與復(fù)雜的空間環(huán)境決定了構(gòu)建地面決策推演仿真系統(tǒng)應(yīng)對(duì)空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的必要性。在以上發(fā)展的需求下，陳占勝研究員及其團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年研究積累，總結(jié)空間任務(wù)工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)空間機(jī)動(dòng)任務(wù)形成決策推演理論，完成了本書的撰寫。
面向空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的決策推演理論是通過地面仿真系統(tǒng)完成對(duì)空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的規(guī)劃、仿真與評(píng)估。具體來說，首先分析不同空間機(jī)動(dòng)任務(wù)特點(diǎn)，明確不同機(jī)動(dòng)任務(wù)的需求和約束條件，建立對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而采用合適的算法優(yōu)化出軌道機(jī)動(dòng)策略，進(jìn)行仿真推演，以效能評(píng)估作為判據(jù)進(jìn)行策略的最終決策。
通過構(gòu)建決策推演系統(tǒng)，可以更好地模擬空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的背景環(huán)境，優(yōu)化軌道設(shè)計(jì)，從而提升空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的成功率和效率。本書從實(shí)際工程需求出發(fā)，選取五類具有代表性的空間機(jī)動(dòng)任務(wù)，分別是接近伴飛任務(wù)、抵近成像任務(wù)、機(jī)動(dòng)避障任務(wù)、巡航普查任務(wù)和在軌維護(hù)任務(wù)。根據(jù)空間尺度將機(jī)動(dòng)任務(wù)實(shí)現(xiàn)策略分為遠(yuǎn)距離抵近策略、近距離伴飛策略和碰撞規(guī)避策略三類，對(duì)每一類策略結(jié)合實(shí)際空間情況給出多種場景下的仿真算例，進(jìn)行效能評(píng)估。并且針對(duì)空間中存在多個(gè)任務(wù)目標(biāo)的情況進(jìn)一步展開研究，利用任務(wù)規(guī)劃方法設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)次序和機(jī)動(dòng)軌跡。
本書選題切中要害，針對(duì)空間機(jī)動(dòng)任務(wù)核心需求進(jìn)行研究，采用多種智能算法，符合當(dāng)今智能化的航天發(fā)展要求�？v觀全書內(nèi)容，在理論和實(shí)踐方面相互結(jié)合，章節(jié)設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)，結(jié)構(gòu)清晰且論述詳實(shí)，內(nèi)容豐富且貼近工程實(shí)際，既有明確的科學(xué)理論內(nèi)容，又有大量特定空間機(jī)動(dòng)任務(wù)情況的仿真實(shí)驗(yàn)。和同類出版物相比，本書具備新穎性、豐富性和工程性，可作為航天相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工程技術(shù)人員的參考書。

第1章緒論1
1.1概述1
1.2國內(nèi)外典型空間機(jī)動(dòng)任務(wù)現(xiàn)狀2
1.2.1國外典型空間機(jī)動(dòng)任務(wù)2
1.2.2國內(nèi)典型空間機(jī)動(dòng)任務(wù)3
1.3決策推演理論相關(guān)綜述4
1.3.1決策推演系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀4
1.3.2軌道機(jī)動(dòng)策略優(yōu)化算法研究現(xiàn)狀5
1.3.3決策推演中的多目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃研究現(xiàn)狀6
1.3.4決策推演中的數(shù)字仿真基礎(chǔ)7
1.4本書的主要內(nèi)容和安排9第2章決策推演基礎(chǔ)理論11
2.1坐標(biāo)系建立11
2.2軌道動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)13
2.2.1時(shí)間系統(tǒng)建模13
2.2.2二體問題14
2.2.3航天器軌道動(dòng)力學(xué)建模21
2.2.4航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程23
2.3常用軌道脈沖機(jī)動(dòng)策略27
2.3.1霍曼轉(zhuǎn)移27
2.3.2雙橢圓轉(zhuǎn)移29
2.3.3蘭伯特轉(zhuǎn)移30
2.4任務(wù)規(guī)劃常用優(yōu)化算法32
2.4.1遺傳算法32
2.4.2差分進(jìn)化算法33
2.4.3NSGAⅡ算法34
2.4.4MOEA/D算法35
2.5小結(jié)36第3章空間機(jī)動(dòng)任務(wù)分析與建模37
3.1機(jī)動(dòng)接近伴飛任務(wù)模型38
3.1.1接近伴飛任務(wù)簡介38
3.1.2接近伴飛任務(wù)數(shù)學(xué)模型39
3.1.3約束條件40
3.2機(jī)動(dòng)抵近成像任務(wù)模型42
3.2.1抵近成像任務(wù)簡介42
3.2.2抵近成像任務(wù)數(shù)學(xué)模型42
3.2.3約束條件43
3.3機(jī)動(dòng)避障任務(wù)模型44
3.3.1機(jī)動(dòng)避障任務(wù)簡介44
3.3.2機(jī)動(dòng)避障任務(wù)數(shù)學(xué)模型45
3.3.3約束條件45
3.4機(jī)動(dòng)巡航普查任務(wù)模型46
3.4.1巡航普查任務(wù)簡介46
3.4.2巡航普查任務(wù)數(shù)學(xué)模型47
3.4.3約束條件47
3.5機(jī)動(dòng)在軌維護(hù)任務(wù)模型48
3.5.1在軌維護(hù)任務(wù)簡介48
3.5.2在軌維護(hù)任務(wù)數(shù)學(xué)模型49
3.5.3約束條件50
3.6面向空間任務(wù)的機(jī)動(dòng)策略決策50
3.6.1接近伴飛任務(wù)52
3.6.2抵近成像任務(wù)52
3.6.3機(jī)動(dòng)避障任務(wù)53
3.6.4巡航普查任務(wù)53
3.6.5在軌維護(hù)任務(wù)53
3.7小結(jié)54第4章面向空間機(jī)動(dòng)任務(wù)的航天器仿真決策55
4.1遠(yuǎn)距離抵近機(jī)動(dòng)策略55
4.1.1考慮光照約束的共面目標(biāo)抵近決策及算例仿真55
4.1.2考慮交會(huì)窗口的異面目標(biāo)抵近決策及算例仿真62
4.1.3遠(yuǎn)程大范圍轉(zhuǎn)移機(jī)動(dòng)決策及算例仿真67
4.1.4多脈沖多構(gòu)型抵近機(jī)動(dòng)決策及算例仿真73
4.2近距離伴飛機(jī)動(dòng)策略78
4.2.1伴飛距離調(diào)整的快速轉(zhuǎn)移決策及算例仿真79
4.2.2伴飛相位調(diào)整的鏡像調(diào)相決策及算例仿真84
4.2.3自主繞飛決策及算例仿真87
4.2.4基于多目標(biāo)優(yōu)化的水滴懸停構(gòu)型設(shè)計(jì)決策及算例仿真92
4.2.5多點(diǎn)快速蘭伯特轉(zhuǎn)移決策及算例仿真99
4.2.6交會(huì)對(duì)接過程Vbar接近策略107
4.3碰撞預(yù)警及規(guī)避策略110
4.3.1碰撞預(yù)警技術(shù)方案及算例仿真111
4.3.2防撞避讓軌道技術(shù)方案118
4.4小結(jié)121第5章任務(wù)綜合效能評(píng)估方法122
5.1效能評(píng)估方法122
5.1.1效能評(píng)估概述122
5.1.2評(píng)估指標(biāo)體系建立122
5.1.3效能評(píng)估方法的種類124
5.2機(jī)動(dòng)接近伴飛任務(wù)效能評(píng)估127
5.2.1任務(wù)概述127
5.2.2指標(biāo)構(gòu)建127
5.2.3效能評(píng)估描述129
5.3機(jī)動(dòng)抵近成像任務(wù)效能評(píng)估129
5.3.1任務(wù)概述129
5.3.2指標(biāo)構(gòu)建129
5.3.3效能評(píng)估描述131
5.4機(jī)動(dòng)避障任務(wù)效能評(píng)估131
5.4.1任務(wù)概述131
5.4.2指標(biāo)構(gòu)建132
5.4.3效能評(píng)估描述133
5.5機(jī)動(dòng)巡航普查任務(wù)效能評(píng)估133
5.5.1任務(wù)概述133
5.5.2指標(biāo)構(gòu)建133
5.5.3效能評(píng)估描述134
5.6機(jī)動(dòng)在軌維護(hù)任務(wù)效能評(píng)估134
5.6.1任務(wù)概述134
5.6.2指標(biāo)構(gòu)建134
5.6.3效能評(píng)估描述136
5.7小結(jié)136第6章面向空間多目標(biāo)的軌道機(jī)動(dòng)任務(wù)規(guī)劃 137
6.1基于改進(jìn)遺傳算法的巡航普查任務(wù)規(guī)劃137
6.1.1任務(wù)時(shí)限約束下的巡航普查機(jī)動(dòng)任務(wù)模型建立138
6.1.2基于傳統(tǒng)遺傳算法的任務(wù)規(guī)劃及算例仿真139
6.1.3基于貪婪策略的遺傳算法的任務(wù)規(guī)劃及算例仿真142
6.2基于進(jìn)化算法的在軌維護(hù)任務(wù)規(guī)劃145
6.2.1交會(huì)對(duì)接任務(wù)規(guī)劃模型146
6.2.2基于差分進(jìn)化算法的軌跡規(guī)劃及算例仿真148
6.2.3基于NSGAⅡ和MOEA/D的軌道次序規(guī)劃及算例仿真152
6.2.4考慮多軌道面混合目標(biāo)的任務(wù)規(guī)劃算例仿真157
6.3軌道機(jī)動(dòng)任務(wù)規(guī)劃研究未來展望163
6.4小結(jié)164第7章航天器決策推演系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)165
7.1航天器決策推演系統(tǒng)功能劃分165
7.1.1任務(wù)籌劃與仿真決策總控軟件165
7.1.2仿真場景顯示軟件167
7.1.3模擬成像效能軟件171
7.1.4效能評(píng)估軟件175
7.1.5決策系統(tǒng)軟件技術(shù)177
7.2數(shù)據(jù)通信功能實(shí)現(xiàn)182
7.2.1數(shù)據(jù)通信部分的總體設(shè)計(jì)182
7.2.2軟件數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)183
7.2.3數(shù)據(jù)通信協(xié)議184
7.3對(duì)遠(yuǎn)距離抵近機(jī)動(dòng)策略的實(shí)際應(yīng)用與軟件實(shí)現(xiàn)186
7.3.1抵近機(jī)動(dòng)仿真應(yīng)用實(shí)現(xiàn)186
7.3.2大范圍轉(zhuǎn)移仿真應(yīng)用實(shí)現(xiàn)191
7.4對(duì)近距離伴飛機(jī)動(dòng)策略的實(shí)際應(yīng)用與軟件實(shí)現(xiàn)193
7.4.1伴飛機(jī)動(dòng)仿真應(yīng)用實(shí)現(xiàn)193
7.4.2蘭伯特轉(zhuǎn)移仿真應(yīng)用實(shí)現(xiàn)196
7.5對(duì)碰撞規(guī)避策略的實(shí)際應(yīng)用與軟件實(shí)現(xiàn)198
7.6小結(jié)201
參考文獻(xiàn)202

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