【技术实现步骤摘要】
一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法
本专利技术涉及交会对接领域，具体涉及一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法。
技术介绍
空间交会对接是在轨航天器的常规空间活动，在在轨装配、回收、补给、维修及空间救援等领域得到广泛应用。在交会对接过程中，追踪航天器的飞行可以分为远程导引、近程导引、平移靠拢三个阶段，目前，前两个阶段已经实现自动化，而在整个任务中起到关键性作用的平移靠拢段交会对接，在一些重要空间任务中一般采用航天员手动控制或地面站遥感控制方式完成。随着航天任务数量的日益增长和任务类型的逐渐多样化，航天员及地面站在回路的平移靠拢段交会对接操作模式需要大量人力及设备进行实时监控与指令上传，任务成本显著增加，而且这种大回路用于高轨或深空区域的空间任务时可能会因为通信延迟、不确定性等因素导致任务失败，加之这个平移靠拢过程需要极为精细的操作，极为耗费时间和精力，如果对接时间过长会造成航天员体力消耗过大，甚至会导致整个任务的失败。所以，发展航天器平移靠拢段自主交会对接技术是未来航天器技术发展的必然趋势。与...
【技术保护点】
1.一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)建立面向优先注意维度决策的场景分类矩阵，研究平移靠拢段手控交会对接的人-机-环境耦合交互量化模型；/n(2)解析航天员、航天器、环境及动态联合扰动之间的关系，建立不同交会对接场景下的行为决策指令规则集；/n(3)基于深度神经网络和半物理仿真实验，建立自主追踪航天器驾驶员先验模型；/n(4)基于深度强化学习和全物理仿真实验，建立追踪航天器自主行为决策模型；/n(5)研究包含顶层决策和底层控制的仿生式分层控制架构，实现追踪航天器自主行为决策与控制。/n
【技术特征摘要】
1.一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立面向优先注意维度决策的场景分类矩阵，研究平移靠拢段手控交会对接的人-机-环境耦合交互量化模型；
(2)解析航天员、航天器、环境及动态联合扰动之间的关系，建立不同交会对接场景下的行为决策指令规则集；
(3)基于深度神经网络和半物理仿真实验，建立自主追踪航天器驾驶员先验模型；
(4)基于深度强化学习和全物理仿真实验，建立追踪航天器自主行为决策模型；
(5)研究包含顶层决策和底层控制的仿生式分层控制架构，实现追踪航天器自主行为决策与控制。
2.根据权利要求1所述的一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法，其特征在于，所述平移靠拢段交会对接操控过程采用六自由度控制方式，交会对接决策的流程为：首先选择优先注意维度，然后根据选择的操作顺序分别确定执行偏差消除控制的时间及输出量。
3.根据权利要求1所述的一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中建立人-机-环境耦合交互量化模型的方法为：
a.获取影响手控交会对接中航天员操控行为的航天员因素H(视野范围)、M航天器因素(执行器性能)和环境因素E(对接状态信息)，提取可观测性尺寸、最大控制冲量、状态特征等关键参数；
b.确定人、机和环境各自的动态扰动ΔH(反应时间、操作频率)，ΔM(航天器的软硬件故障、工作能耗等)、ΔE(相对运动参数变化等)，利用数学函数描述它们的耦合作用关系，确定三个因素之间的耦合扰动项集合Δ，并确定偏差消除操控行为p+；
c.采用多变量非线性回归方法建立人-机-环境耦合交互量化模型:
4.根据权利要求1所述的一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中建立行为决策指令规则集的方法为：构建统一的信息描述及处理方法，引入多物理约束条件(安全控制区域、动力学约束等)，根据选择的操作顺序分别确定执行偏差消除控制的时间及输出量，建立不同交会对接场景下的行为决策指令规则集，为驾驶员先验模型的建立提供决策基础。
5.根据权利要求1所述的一种航天器平移靠拢段自主交会对接的决策与控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中建立自主追踪航天器驾驶员先验模型的方法为：
a.根据之前对平移靠拢段手控交会对接人-机-环境耦合交互机理的研究结果，将航天员手控交会对接时的闭环操控流程定义为受自身、航天器和环境三方面因素综合影响的非线性动态系统，由此确定深度学习模型中输入层的输入值向量和输出层的神经元个数；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄成，贾有权，邓立为，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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