基于约束可满足的航天器自主任务规划方法研究

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1、基于约束可满足的航天器自主任务规划方法研究司雪圆2015年6月中图分类号：V476.4UDC分类号：629.7基于约束可满足的航天器自主任务规划方法研究作者姓名司雪圆学院名称宇航学院指导教师徐瑞副教授答辩委员会主席崔平远教授申请学位工程硕士学科专业航天工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月AutonomousmissionplanningmethodofSpacecraftbasedontheConstraintSatisfactionCandidateName：XueyuanSiSchoolorDepartment:SchoolofAerospac

2、eEngineeringFacultyMentor:A.P.RuiXuChair,ThesisCommittee：Prof.PingyuanCuiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：AerospaceEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

3、成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要由于空间探测目标远且所处环境不确定，利用地面测控站来遥测遥控的方式在一定程度上已很难满足航天器控制的实时性以及安全性等要求。自主技术可使此类问题得以有效解决，且已逐渐成为航天领域发展的一项关键技术，航天器自主任务规划则是自主技术的重要组成元素之一。本文针对航天器自主任务规划的特点，从航天器规划模型复杂化、约束关系精简化及规划执行高效化等几个方面出发，对航天

4、器任务规划中关键技术—约束可满足问题展开相关研究。首先，对航天器规划领域的建模方法进行了研究。针对航天器自主任务规划的实际情况，对不同的规划知识进行了研究与分析。在此基础上，使用规划领域建模语言PDDL建立了航天器模型，并对规划建模语言中关键元素进行了详细分析。其次，分析了模型间约束关系及各模型中相关动作的约束类型，重新设计符合航天器自主任务规划领域的模型。考虑自主技术的现状，以航天器的自主任务规划为背景，针对航天器的卫星成像问题，建立了航天器模自主任务规划模型。然后，对航天器自主任务规划中约束可满足技术进行了研究与分析。在弧相容算法和冲突导向算法的基础上，设计了一

5、种改进的启发式搜索策略，对规划执行效率进行提升。采用启发式和冲突导向算法使得规划能够更加智能地回溯，提高了规划的速度。最后，在上述研究成果基础上，为了验证本文所设计的基于启发式的约束可满足方法，使用面向对象且具备优良跨平台特性的图形用户界面应用程序框架Qt，设计并建立了基于约束可满足问题的航天器自主任务规划地面仿真系统。验证了航天器模型可行性和算法的有效性。关键词：自主任务规划；约束可满足问题；规划建模语言I北京理工大学硕士学位论文AbstractThelongdistanceofthespaceexploration'stargetsanduncertainenv

6、ironmentmaketheremotetelemetrywaybymeansofgroundcontrolstation,toacertainextent,hasbeendifficulttomeetthereal-timeandsecurityrequirementsofthespacecraftcontrol.Independenttechnologycansolvethiseffectively,andhasbecomeakeytechnologyintheareaofaerospacedevelopment,thespacecraftmissionpla

7、nningisoneoftheimportantelementsofthistechnology.Forthemissionofplanningonthespacecraft,thedissertationcarriedouttheresearchofthekeytechnologyinthespacecraftmissionplanning---ConstraintSatisfactionProblemsfromtheaspectsofcomplicatedspacecraftplanningmodel,streamlineconstraintsandmake