[发明专利]一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法

说明书

本发明涉及一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法，特别涉及一种两个航天器进行博弈时，对两个航天器的燃耗约束进行处理的方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在考虑航天器燃耗约束的情况下，建立航天器微分博弈模型，基于最优控制理论推导出对应的最优条件，利用打靶法进行求解，同时由不考虑航天器燃耗约束情况向考虑燃耗约束情况进行逼近，最终得到考虑燃耗约束的航天器微分博弈问题的解，根据航天器博弈问题求解结果采取相应控制处理策略，进而解决航天器博弈领域相关技术问题。本发明具有收敛性好、适用性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法，特别涉及一种两个航天器进行博弈时，对两个航天器的燃耗约束进行处理的方法，属于航空航天领域。

背景技术

在未来空间博弈对抗任务中，航天器追逃问题扮演着重要角色。航天器博弈问题的特点在于参与博弈的航天器都具有机动能力，一方为追逐者，另一方为逃避者。追逐者尽可能在最短时间内完成对逃避者的追捕，逃避者尽可能使博弈时间加长，追逐者与逃避者之间非合作。对博弈问题的求解，即追逐者如何能在最短时间内完成对逃避者的抓捕，是空间对抗任务总体规划的重要组成部分。针对在解决航天器博弈问题中燃耗约束难以处理，导致收敛性差的问题，开展对航天器博弈问题中燃耗约束的处理问题的研究。本发明结合给定的追逐航天器、逃避航天器初始状态(位置、速度、质量)、燃耗约束、推力幅值约束等，提出一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法，可有效解决航天器博弈中燃耗约束导致的收敛性差的问题。

在已发展的航天器微分博弈问题的研究中，在先技术[1](参见Pontani M,ConwayB A.Numerical Solution of the Three-Dimensional Orbital Pursuit-Evasion Game[J].Journal of Guidance ControlDynamics,2009,32(2):474-487)，利用半直接配点非线性规划方法，以加速度为控制变量，得到了追逐航天器和逃避航天器的最优轨迹。但该方法无法保证两个航天器轨迹的最优性，而且未考虑航天器的质量变化，从而无法解决此类考虑燃耗约束的航天器微分博弈问题。

在先技术[2](参见Shen H-X,Casalino L.Revisit of the Three-DimensionalOrbital Pursuit-Evasion Game[J].Journal of Guidance,Control,and Dynamics,2018,41(8):1823–1831)，采用间接法进行优化，对考虑质量消耗的三维轨道追逃问题进行了研究，但加入航天器燃耗约束后将使问题收敛域缩小，使收敛性变差，所以无法解决此类考虑燃耗约束的航天器微分博弈问题。

发明内容

本发明公开的一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法要解决的技术问题是：在航天器燃耗约束的情况下，基于最优控制理论，求解航天器博弈问题，根据航天器博弈问题求解结果采取相应控制处理策略，进而解决航天器博弈领域相关技术问题。本发明具有收敛性好、适用性强的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法，在考虑航天器燃耗约束的情况下，建立航天器微分博弈模型，基于最优控制理论推导出对应的最优条件，利用打靶法进行求解，同时由不考虑航天器燃耗约束情况向考虑燃耗约束情况进行逼近，最终得到考虑燃耗约束的航天器微分博弈问题的解。

本发明公开的一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法，在考虑航天器燃耗约束的情况下，建立航天器微分博弈模型，基于最优控制理论推导出对应的最优条件，利用打靶法进行求解，同时由不考虑航天器燃耗约束情况向考虑燃耗约束情况进行逼近，最终得到考虑燃耗约束的航天器微分博弈问题的解。

本发明公开的一种面向航天器飞行博弈中燃耗约束的处理方法，包括如下步骤：