小天体探测自主绕飞智能规划建模

朱立颖; 叶志玲; 李玉庆; 付中梁; 徐勇

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

中文核心期刊

中国科技核心期刊

中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊

中国高校优秀科技期刊

中国宇航学会深空探测技术专业委员会会刊

高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

x 关闭永久关闭

“可重复使用运载器”专刊征稿启事

小天体探测自主绕飞智能规划建模

朱立颖, 叶志玲, 李玉庆, 付中梁, 徐勇

文章导航 > 深空探测学报(中英文） > 2019 > 6(5): 463-469

朱立颖, 叶志玲, 李玉庆, 付中梁, 徐勇. 小天体探测自主绕飞智能规划建模[J]. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(5): 463-469. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

引用本文:

朱立颖, 叶志玲, 李玉庆, 付中梁, 徐勇. 小天体探测自主绕飞智能规划建模[J]. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(5): 463-469. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

ZHU Liying, YE Zhiling, LI Yuqing, FU Zhongliang, XU Yong. Modeling of Autonomous Flight Mission Intelligent Planning for Small Body Exploration[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(5): 463-469. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

Citation:

ZHU Liying, YE Zhiling, LI Yuqing, FU Zhongliang, XU Yong. Modeling of Autonomous Flight Mission Intelligent Planning for Small Body Exploration[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(5): 463-469. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

小天体探测自主绕飞智能规划建模

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

1.
北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094
2.
哈尔滨工业大学航天学院, 哈尔滨 150001
3.
国家国防科工局探月与航天工程中心, 北京 100190

Modeling of Autonomous Flight Mission Intelligent Planning for Small Body Exploration

1.
Beijing Institute of Spacecraft system Engingeering, Beijing 100081, China
2.
Dept. Control Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
3.
Lunar Exploration and Space Program Center, Beijing 100190, China

摘要: 针对小天体探测存在显著通讯延迟、任务执行效率低等问题，梳理了小天体探测智能规划需求，面向自主绕飞任务开展了智能规划研究。首先将该问题分解为平台任务智能规划和载荷任务智能规划两部分。针对平台任务智能规划问题，基于PDDL语言设计了探测器自主管理知识模型，提出了基于状态时间线扩展的求解算法；针对任务智能规划问题，建立了基于CSP问题的智能规划数学模型，提出了基于遗传策略的求解算法。最后开发了仿真系统进行算法验证。仿真结果表明：该方法可综合平台与载荷需求，在存储、能源、通信等多种约束条件下，对绕飞探测任务进行统一的任务规划，并得到指令序列和动作序列，能够提高任务管控的智能化程度，降低任务操作的复杂性。
- 小天体探测 /
- 智能规划 /
- 自主绕飞 /
- 建模
Abstract: The needs for samll body intelligent planning are analuzed due to the significant communication delay and low efficiency of mission execution. The intelligent planning of autonomous flight aroundfor small body exploration mission is studied. Firstly, the problem is decomposed into two parts:platform task intelligent planning and payload task intelligent planning. A knowledge model of detector autonomous management is designed based on PDDL language, and a solution algorithm of specific state time line extension is proposed. The mathematical model of intelligent planning based on CSP is established, and the solving algorithm based on genetic strategy is proposed. Finally, a simulation system is developed to verify the algorithm. The simulation results show that the method can integrate the platform and payload requirements, making unified mission planning under the constraints of storage, energy, communication and other constraints, and obtaining command sequence and action sequence. It can improve the intelligence of task management and control, and reduce the complexity of task operation.
- small body exploation /
- intelligent planning /
- autonomous flight around /
- modeling

[1]	BRESINA J L, JÓNSSON A K, MORRIS P H, et al. Activity planning for the Mars Exploration Rovers[C]//ICAPS2005. Monterey:ICAPS, 2005:40-49.
[2]	CESTA A, CORTELLESSA G, FRATINI S, et al. Mr SPOCK-Steps in developing an End-to-End space application[J]. Computational Intelligence, 2011, 27(1):83-102.
[3]	AGHEVLI A, BENCOMO A, MC CURDY M. Scheduling and Planning Interface for Exploration (SPIFe)[C]//Proceedings of International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS2011). Freiburg:ICAPS, 2011.
[4]	JONSSON A, MORRIS P, MUSCETTOLA N, et al. Next generation remote agent planner[C]//Proc. 5th Int. Symposition on AI, Robotics and Automation in Space. USA:[s.n.], 1999.
[5]	NILSSON N J. Artificial intelligence:a new synthesis[C]. San Mateo. CA, Morgan Kaufmann:[s.n.] 1998.
[6]	李玉庆,徐敏强,王日新.航天器自主规划系统分析与设计[J].吉林大学学报(工学版), 2007(6):1471-1475. LI Y Q, XU M Q, WANG R. Analysis and design of autonomous con-trol system for spacecraft[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2007(6):1471-1475.
[7]	王海波,徐敏强,王日新,等.对地观测小卫星星座长期任务规划求解技术[J].系统工程与电子技术, 2011, 33(6):1293-1298. WANG H B, XU M Q, WANG R X, et al. Long-term acquisition plan method for small satellites constellation[J]. Systems Engineer-ing and Electronics, 2011, 33(6):1293-1298.

[1]	彭德云, 谢剑锋, 赵凤才, 梁爽, 陈翔, 张爱成. 月球采样返回飞控任务多目标协同规划设计 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(2): 191-201. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210082
[2]	邓湘金, 金晟毅, 郑燕红, 彭兢, 姚猛, 史伟. 地外天体采样柔性智能化系统设计与应用 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(1): 80-87. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210128
[3]	王棒, 徐瑞, 李朝玉, 高越. 小天体表面探测器弹跳运动与路径规划 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(0): 1-8. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220042
[4]	姚文龙, 刘毅, 邵巍, 孙玉洁. 小天体地形动态模拟与着陆视景仿真系统设计 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(4): 1-10. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220010
[5]	胡荣海, 黄翔宇, 徐超. 小天体近距离视觉导航的陆标鲁棒匹配方法 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(0): 1-10. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220019
[6]	高宇辉, 师明, 蔡敦波, 张弓. 一种通用型遥操作任务智能规划方法研究 . 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(2): 140-146. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200071
[7]	徐瑞, 李朝玉, 朱圣英, 王棒, 梁子璇, 尚海滨. 深空探测器自主规划技术研究进展 . 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(2): 111-123. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20210039
[8]	赵宇庭, 徐瑞, 李朝玉, 朱圣英. 基于动态智能体交互图的深空探测器任务规划方法 . 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(5): 519-527. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20210020
[9]	于登云, 张哲, 泮斌峰, 刘传凯, 丁亮, 朱继宏, 高海波, 刘金国, 陈鹏. 深空探测人工智能技术研究与展望 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(1): 11-23. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190916001
[10]	辛鹏飞, 吴跃民, 荣吉利, 危清清, 刘宾, 刘鑫. 月面探测器圆形薄膜太阳翼展开动力学建模与分析 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(3): 255-263. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191128005
[11]	叶培建, 孟林智, 马继楠, 王强, 李莹, 杜宇, 王硕. 深空探测人工智能技术应用及发展建议 . 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(4): 303-316,383. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.04.001
[12]	冀红霞, 宗红, 黄翔宇. 基于改进预测滤波的小天体精确着陆自主导航方法研究 . 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(3): 284-292. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.013
[13]	王鹏, 武小宇, 张立华. 低成本多小天体并行交会技术 . 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(1): 73-81. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.01.011
[14]	刘德赟, 赖小明, 王露斯, 刘晓庆, 赵曾, 张加波, 全齐全. 小天体表面采样技术综述 . 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(3): 246-261. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.3.007
[15]	周成, 吴延龙, 魏延明, 李永, 王戈, 丛云天, 孙鲲, 王磊. 空间核电推进系统比质量优化建模及其木星探测应用分析 . 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(4): 361-366. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.04.006
[16]	王馨悦, 孙越强, 李永平, 唐萍. 质谱计在行星系统与小天体探测中的应用 . 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(6): 522-528. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.004
[17]	柳明星, 张伟, 张恒, 刘华清. 基于动态罚函数的火星探测器多学科协同优化 . 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(3): 276-280,292. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.03.012
[18]	刘延杰, 朱圣英, 崔平远. 小天体安全着陆与表面探测控制方法研究 . 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(4): 370-376. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.009
[19]	袁旭, 朱圣英, 崔平远. 小天体自主附着多滑模面鲁棒制导方法研究 . 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 345-351. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.008
[20]	刘欢, 张永. 针对空间碎片捕获的绕飞轨道设计 . 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 376-380. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.013

点击查看大图

计量

文章访问数: 821
HTML全文浏览量: 81
PDF下载量: 376
被引次数: 0

小天体探测自主绕飞智能规划建模

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

1. 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094

2. 哈尔滨工业大学航天学院, 哈尔滨 150001

3. 国家国防科工局探月与航天工程中心, 北京 100190

收稿日期: 2019-07-12
修回日期: 2019-08-10
刊出日期: 2019-10-01

关键词:

摘要: 针对小天体探测存在显著通讯延迟、任务执行效率低等问题，梳理了小天体探测智能规划需求，面向自主绕飞任务开展了智能规划研究。首先将该问题分解为平台任务智能规划和载荷任务智能规划两部分。针对平台任务智能规划问题，基于PDDL语言设计了探测器自主管理知识模型，提出了基于状态时间线扩展的求解算法；针对任务智能规划问题，建立了基于CSP问题的智能规划数学模型，提出了基于遗传策略的求解算法。最后开发了仿真系统进行算法验证。仿真结果表明：该方法可综合平台与载荷需求，在存储、能源、通信等多种约束条件下，对绕飞探测任务进行统一的任务规划，并得到指令序列和动作序列，能够提高任务管控的智能化程度，降低任务操作的复杂性。

English Abstract

Modeling of Autonomous Flight Mission Intelligent Planning for Small Body Exploration

1. Beijing Institute of Spacecraft system Engingeering, Beijing 100081, China

2. Dept. Control Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

3. Lunar Exploration and Space Program Center, Beijing 100190, China

Received Date: 2019-07-12
Rev Recd Date: 2019-08-10
Publish Date: 2019-10-01

Keywords:

Abstract: The needs for samll body intelligent planning are analuzed due to the significant communication delay and low efficiency of mission execution. The intelligent planning of autonomous flight aroundfor small body exploration mission is studied. Firstly, the problem is decomposed into two parts:platform task intelligent planning and payload task intelligent planning. A knowledge model of detector autonomous management is designed based on PDDL language, and a solution algorithm of specific state time line extension is proposed. The mathematical model of intelligent planning based on CSP is established, and the solving algorithm based on genetic strategy is proposed. Finally, a simulation system is developed to verify the algorithm. The simulation results show that the method can integrate the platform and payload requirements, making unified mission planning under the constraints of storage, energy, communication and other constraints, and obtaining command sequence and action sequence. It can improve the intelligence of task management and control, and reduce the complexity of task operation.

朱立颖, 叶志玲, 李玉庆, 付中梁, 徐勇. 小天体探测自主绕飞智能规划建模[J]. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(5): 463-469. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

引用本文:

朱立颖, 叶志玲, 李玉庆, 付中梁, 徐勇. 小天体探测自主绕飞智能规划建模[J]. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(5): 463-469. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

Citation:

全文HTML

参考文献 (7)

下载: 全尺寸图片幻灯片

返回文章

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

小天体探测自主绕飞智能规划建模

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

Modeling of Autonomous Flight Mission Intelligent Planning for Small Body Exploration

计量

出版历程

小天体探测自主绕飞智能规划建模

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.007

1. 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094 2. 哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨 150001 3. 国家国防科工局 探月与航天工程中心, 北京 100190

English Abstract

Modeling of Autonomous Flight Mission Intelligent Planning for Small Body Exploration

1. Beijing Institute of Spacecraft system Engingeering, Beijing 100081, China 2. Dept. Control Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China 3. Lunar Exploration and Space Program Center, Beijing 100190, China

全文HTML

目录

1. 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094

2. 哈尔滨工业大学航天学院, 哈尔滨 150001

3. 国家国防科工局探月与航天工程中心, 北京 100190

1. Beijing Institute of Spacecraft system Engingeering, Beijing 100081, China

2. Dept. Control Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

3. Lunar Exploration and Space Program Center, Beijing 100190, China