【專利摘要】一種微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，主要包括以下步驟：確定衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移時(shí)間與燃料消耗相關(guān)的因素為轉(zhuǎn)移時(shí)間和終點(diǎn)位置；確定衛(wèi)星群中的衛(wèi)星間編碼結(jié)構(gòu)；形成衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移的能耗計(jì)算方法；對(duì)形成的衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移能耗進(jìn)行小生境遺傳算法分析，形成最優(yōu)變軌能耗數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)能耗控制參數(shù)。本發(fā)明結(jié)合小生境技術(shù)與遺傳算法，以能量消耗為優(yōu)化目標(biāo)，可適用于單個(gè)環(huán)繞星、多星同步建立編隊(duì)、多星異步建立編隊(duì)的情況，而且該算法對(duì)衛(wèi)星群釋放地點(diǎn)沒有要求，能夠增強(qiáng)微小衛(wèi)星群釋放的靈活性。不但保留了遺傳算法魯棒性強(qiáng)、全局搜索、并行性等優(yōu)點(diǎn)，還克服了遺傳算法局部搜索能力差的缺點(diǎn)。

　　[0001] 本發(fā)明涉及一種空間姿態(tài)控制方法，特別是涉及一種用于衛(wèi)星釋放及定位的能量 控制方法。

　　[0002] 微小衛(wèi)星編隊(duì)的建立過(guò)程，常用方式是從參考點(diǎn)釋放環(huán)繞星，形成繞飛編隊(duì)，空間 平臺(tái)從指定地點(diǎn)釋放環(huán)繞星形成編隊(duì)，會(huì)增加任務(wù)的靈活性。但是，衛(wèi)星編隊(duì)是衛(wèi)星群而并 非單個(gè)衛(wèi)星空間姿態(tài)的建立過(guò)程。在釋放地點(diǎn)已經(jīng)指定和編隊(duì)形成策略已經(jīng)確定的情況 下，還需要優(yōu)化微小衛(wèi)星群編隊(duì)建立過(guò)程中所需的消耗，比如能量消耗、時(shí)間消耗等等。因 為受限于平臺(tái)，微小衛(wèi)星攜帶的能量有限，且燃料不可再生，因此，研究微小衛(wèi)星群的能量 消耗具有實(shí)際意義。由于微小衛(wèi)星的機(jī)動(dòng)利用雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙脈沖機(jī)動(dòng)方式，因此如 何有效控制編隊(duì)建立過(guò)程中各衛(wèi)星雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)最小能量消耗是當(dāng)務(wù)之急。

　　[0003] 通常利用遺傳算法作為全局優(yōu)化算法，該算法被大量的應(yīng)用于軌道控制優(yōu)化問題 研究。如Dewell應(yīng)用遺傳搜索方法，對(duì)小推力軌道轉(zhuǎn)移問題進(jìn)行了求解，但是遺傳算法在 種群數(shù)量較小和初始化不均勻的情況下，非常容易收斂到局部最優(yōu)。

　　[0004] 對(duì)于小生境技術(shù)特征，有較好的局部搜索特性，能夠在進(jìn)化后期能較好地維持種 群的多樣性，目前已存在相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

　　[0005] 如果將小生境技術(shù)與遺傳算法相結(jié)合完全有可能實(shí)現(xiàn)以能量消耗為優(yōu)化目標(biāo)的 衛(wèi)星群編隊(duì)優(yōu)化方法。

　　[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，解決衛(wèi)星群編隊(duì)過(guò)程 中，以雙脈沖機(jī)動(dòng)方式變軌機(jī)動(dòng)能量消耗無(wú)法進(jìn)一步降低的技術(shù)問題。

　　[0008] 確定衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移時(shí)間與燃料消耗相關(guān)的因素為轉(zhuǎn)移時(shí)間和終點(diǎn)位置；

　　[0011] 對(duì)形成的衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移能耗進(jìn)行小生境遺傳算法分析，形成最優(yōu)變軌能耗數(shù)據(jù)， 轉(zhuǎn)換為相應(yīng)雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)能耗控制參數(shù)。

　　[0012] 所述衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移時(shí)間為衛(wèi)星上雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)兩次產(chǎn)生沖量的時(shí)間間隔,所述終 點(diǎn)位置為衛(wèi)星在編隊(duì)中穩(wěn)定形態(tài)的位置。

　　“九游娛樂會(huì)員有什么福利？”

　　[0013] 所述衛(wèi)星間編碼結(jié)構(gòu)包括：采用二進(jìn)制和實(shí)數(shù)混合變長(zhǎng)度編碼，每個(gè)衛(wèi)星個(gè)體由 三部分組成：第一部分是代表變量的二進(jìn)制代碼，第二部分是由變量、適應(yīng)度值和速度沖量 組成的實(shí)數(shù)，第三部分是用于表示共享函數(shù)的實(shí)數(shù)值。個(gè)體的編碼長(zhǎng)度取決于環(huán)繞星的個(gè) 數(shù)和每個(gè)環(huán)繞星進(jìn)入編隊(duì)選取變量的個(gè)數(shù)。

　　1. 一種微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，主要包括以下步驟： 確定衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移時(shí)間與燃料消耗相關(guān)的因素為轉(zhuǎn)移時(shí)間和終點(diǎn)位置； 確定衛(wèi)星群中的衛(wèi)星間編碼結(jié)構(gòu)； 形成衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移的能耗計(jì)算方法； 對(duì)形成的衛(wèi)星變軌轉(zhuǎn)移能耗進(jìn)行小生境遺傳算法分析，形成最優(yōu)變軌能耗數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換 為相應(yīng)雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)能耗控制參數(shù)。

　　2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，其特征在于：所述衛(wèi)星變 軌轉(zhuǎn)移時(shí)間為衛(wèi)星上雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)兩次產(chǎn)生沖量的時(shí)間間隔，所述終點(diǎn)位置為衛(wèi)星在編隊(duì) 中穩(wěn)定形態(tài)的位置。

　　3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，其特征在于：所述衛(wèi)星間 編碼結(jié)構(gòu)包括：采用二進(jìn)制和實(shí)數(shù)混合變長(zhǎng)度編碼，每個(gè)衛(wèi)星個(gè)體由三部分組成：第一部 分是代表變量的二進(jìn)制代碼，第二部分是由變量、適應(yīng)度值和速度沖量組成的實(shí)數(shù)，第三部 分是用于表示共享函數(shù)的實(shí)數(shù)值，個(gè)體的編碼長(zhǎng)度取決于環(huán)繞星的個(gè)數(shù)和每個(gè)環(huán)繞星進(jìn)入 編隊(duì)選取變量的個(gè)數(shù)。

　　4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，其特征在于：所述能耗計(jì) 算方法包括： 對(duì)于單個(gè)環(huán)繞星進(jìn)入繞飛編隊(duì)時(shí)，能量消耗為： J = min{ vj + v2 } 對(duì)于多個(gè)環(huán)繞星異步建立編隊(duì)時(shí)，能量消耗為：

　　5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，其特征在于：所述小生境 遺傳算法分析包括： 使用選擇、交叉和變異的遺傳操作方式；其中的算子包括： 交叉算子：在兩個(gè)父體上隨機(jī)選擇交叉位置，將父體1交叉位置之前的部分與父體2交 叉位置之后的部分相連，父體2交叉位置之前的部分與父體1交叉位置之后的部分相連，生 成兩個(gè)新個(gè)體； 變異算子：滿足變異條件時(shí)，在父體上隨機(jī)選擇變異位置，進(jìn)行變異。

　　6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小衛(wèi)星群編隊(duì)消耗量?jī)?yōu)化方法，其特征在于：所述小生境 遺傳算法分析還包括： 種群數(shù)目為100,遺傳代數(shù)為500,交叉概率為0. 9,變異概率為0. 1，罰函數(shù)選擇1(T3°， 距離參數(shù)L = 0.5。

　　【發(fā)明者】蔡遠(yuǎn)文, 史建偉, 程龍, 姚靜波, 辛朝軍, 李巖, 張宇, 解維奇 申請(qǐng)人:蔡遠(yuǎn)文

　　技術(shù)研發(fā)人員：蔡遠(yuǎn)文;史建偉;程龍;姚靜波;辛朝軍;李巖;張宇;解維奇

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