微小卫星低可观测飞行姿态规划算法研究

摘要

随着微小卫星在国防建设中得到越来越广泛的应用，微小卫星的生存和安全问题也越来越得到重视。本文通过对微小卫星在飞行过程中的飞行姿态进行规划，提高卫星的低可观测性能，从而提高卫星的生存能力。
　　本研究主要内容包括：⑴分析了微小卫星低可观测技术的现状和发展，给出了通过规划微小卫星的飞行姿态来提高其低可观测性能的研究思路。并根据规划的特点，借鉴航迹规划的规划算法进行研究。⑵对在轨运行卫星的飞行特征从卫星动力学角度进行了分析，同时定义了威胁评估中所需要的威胁区、威胁设备和威胁方向等概念。并根据分析结果，设计出适用于微小卫星的威胁水平评估模型和威胁代价评估方案。⑶制定了威胁雷达等级评估方案。采用多属性决策的方法，利用层次分析法对威胁雷达进行了等级评估并将等级量化，同时分析了该方案的可行性和有效性。⑷设计了基于A*算法的静环境规划算法，对算法分别采取了稀疏分段和与概率地图法相结合的两种方法进行改进。算法基于全局最优解，适用于地基控制中心管控的微小卫星。仿真结果表明该算法能够有效提升卫星的低可观测性能。⑸给出了混沌粒子群算法和病毒遗传算法两种动环境姿态规划算法。这两种算法流程简单，计算量小，存储空间需求量低，适用于计算资源有限的情况下。仿真结果表明两种算法均提升了卫星的低可观测特性。⑹设计了基于全局近似最优解的快速规划算法。该算法基于粒子群算法，设计了一种链式个体结构，每个个体均表示卫星在一个完整周期内的飞行方式。该算法计算复杂度低，规划精度高。仿真结果表明，该算法可以有效提高微小卫星的低可观测特性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外微小卫星低可观测技术概述

1.3 可行性分析及相关技术

1.4 微小卫星低可观测飞行姿态规划任务分析

1.5 论文主要内容及章节安排

第二章 微小卫星面临威胁水平评估建模

2.1 微小卫星运行轨道建模

2.2 威胁区、威胁设备及威胁方向定义与分布分析

2.3 微小卫星轨道优化策略

2.4 雷达威胁水平评估

2.5 微小卫星的RCS计算方法

2.6 本章小结

第三章 雷达威胁等级评估方案设计

3.1 等级评估概述

3.2 雷达威胁等级评估

3.3 本章小结

第四章 微小卫星低可观测飞行姿态静环境规划

4.1 低可观测飞行姿态概述

4.2 静环境规划建模

4.3 基于分段稀疏A*算法的规划算法

4.4 基于概率地图法的规划算法

4.5 本章小结

第五章 基于局部最优解的微小卫星飞行姿态动环境规划

5.1 动环境规划算法概述

5.2 基于局部最优的动环境规划建模

5.3 基于混沌粒子群算法的规划算法设计

5.4 基于病毒遗传算法的规划算法

5.5 本章小结

第六章 基于近似全局最优解的微小卫星飞行姿态规划

6.1 全局近似最优解快速规划算法概述

6.2 规划算法建模

6.3 基于进化策略的全局近似最优解规划算法设计

6.4 不同算法性能对比分析

6.5 本章小结

第七章 结束语

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文