一种针对月球飞行探测器的运动基元规划方法

作     者：唐永兴 朱战霞 TANG Yongxing;ZHU Zhanxia

作者机构：西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室西安710072 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2024年第45卷第10期

页      面：1588-1598页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：月球飞行探测器 动力学运动规划 递增采样与搜索算法 运动基元 最优控制 

摘      要：考虑先验地图缺失、障碍物分布未知的工作环境,提出一种融合运动基元、启发式和终端打靶的月球飞行探测器(LFV)最优动力学运动规划方法。首先对比分析了基于常量推力和常量加速度的基元生成模式。为降低约束核查耗时,提出应在加速度控制空间中设计基元。随后针对由时变非凸加速度控制空间导致的基元族难以快速生成的问题,设计了基于离散度的确定性均匀采样策略和有效采样点的筛选方法。其中采样策略可在提高基元对可达域覆盖率的同时最小化采样点数量;筛选方法通过建立基元的位置和速度极值表达式,将处理对象由整个基元转换为单个状态,从而减少约束核查数量。最后设计适用于LFV的启发式算法以降低算法的运行时间,设计层次化终端打靶策略以增加目标状态被连接到轨迹树的成功率。仿真结果表明,所提方法有效平衡了最优性和快速性之间的矛盾,保证了LFV的飞行安全。