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基于有限状态机的交会对接飞行任务规划方法

杨胜 王鑫哲 李蒙

杨胜, 王鑫哲, 李蒙等 . 基于有限状态机的交会对接飞行任务规划方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(9): 1741-1746. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0008
引用本文: 杨胜, 王鑫哲, 李蒙等 . 基于有限状态机的交会对接飞行任务规划方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(9): 1741-1746. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0008
YANG Sheng, WANG Xinzhe, LI Menget al. RVD flight mission planning and scheduling method based on finite state machine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(9): 1741-1746. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0008(in Chinese)
Citation: YANG Sheng, WANG Xinzhe, LI Menget al. RVD flight mission planning and scheduling method based on finite state machine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(9): 1741-1746. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0008(in Chinese)

基于有限状态机的交会对接飞行任务规划方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0008
详细信息
    作者简介:

    杨胜  男, 博士, 高级工程师。主要研究方向:载人航天器总体设计、飞行任务规划

    通讯作者:

    杨胜, E-mail: buaa_ys@tom.com

  • 中图分类号: V529

RVD flight mission planning and scheduling method based on finite state machine

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  • 摘要:

    为实现多约束条件下载人航天器交会对接(RVD)飞行任务的快速、准确规划,提出了一种基于有限状态机(FSM)的飞行任务规划方法。通过飞行过程与有限状态机的映射关系建立图形化任务规划模型,以飞行事件为状态,以测控、光照等约束条件为输入信号,驱动有限状态机的状态转移,进行模型求解,实现交会对接飞行任务的自动规划。以中国神舟十号飞行任务中航天员手控交会对接试验为例,进行了规划验证。经对比,规划计算结果与任务实施结果一致,表明所提方法可以实现交会对接飞行任务的快速、准确规划。

     

  • 图 1  交会对接主要阶段

    Figure 1.  Main phases of RVD

    图 2  交会对接飞行任务分析

    Figure 2.  Analysis of RVD flight mission

    图 3  基于有限状态机的交会对接飞行任务规划过程

    Figure 3.  RVD flight mission planning and scheduling process based on FSM

    图 4  状态转移示意图

    Figure 4.  Schematic of state transition

    图 5  手控交会对接任务规划模型

    Figure 5.  Mission planning and scheduling model of manned RVD

    图 6  手控交会对接试验飞行任务规划结果

    Figure 6.  Flight mission planning and scheduling results of manned RVD experiment

    表  1  交会对接与有限状态机的映射关系

    Table  1.   Mapping relationship between RVD and FSM

    模型参数交会对接飞行过程
    S={s0s1,…,sn}由交会对接飞行事件组成的状态集合, 其中,s0为飞行事件1,s1为飞行事件2,…,sn为飞行事件n+1
    s0S初始状态s0(飞行事件1)
    Σ={σ0σ1,…,σn}由轨道日照角、阳光抑制角、测控覆盖条件等组成的输入信号集合
    Λ={λ0λ1,…,λn}输出信号集合
    T状态转移函数集合
    G输出函数集合
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    表  2  手控交会对接试验飞行任务分析

    Table  2.   Flight mission analysis of manned RVD experiment

    飞行
    事件
    飞行时序约束条件
    起始
    时间
    持续
    时间
    轨道日照角阳光抑制角测控
    覆盖
    停靠t0
    分离t1T1β≤min{β1β2}tcT1
    撤离t2T2β≤min {β1β2}θ≥max{θ1θ2,…,θn}tcT2
    停泊t3T3β≤min {β1β2}
    接近t4T4β≤min {β1β2}θ≥max{θ1θ2,…,θn}tcT4
    对接t5T5β≤min {β1β2}tcT5
    停靠t6
    下载: 导出CSV

    表  3  手控交会对接试验飞行任务规划结果对比

    Table  3.   Comparison of flight mission planning and scheduling results of manned RVD experiment

    飞行事件起始时间
    本文规划结果神舟十号在轨执行结果
    撤离08:2408:26
    接近10:0510:07
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-10
  • 录用日期:  2019-04-05
  • 网络出版日期:  2019-09-20

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