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面向空間機動任務的決策推演理論是通過地面仿真系統完成對空間機動任務的規(guī)劃、仿真與評估。本書從實際工程需求出發(fā)，選取五類代表性的空間機動任務，分別是接近伴飛任務、抵近成像任務、機動避障任務、巡航普查任務和在軌維護任務。根據空間尺度將機動任務實現策略分為遠距離抵近策略、近距離伴飛策略和碰撞規(guī)避策略三類，對每一類策略結合實際空間情況給出多種場景下的仿真算例，進行效能評估。本書在理論和實踐方面相互結合，章節(jié)設計層層遞進，結構清晰且論述詳實，具備新穎性、豐富性和工程性，可作為航天相關專業(yè)學生和工程技術人員的參考書。

航天活動是人類對宇宙的探索，也是人類對空間資源的開發(fā)與應用。隨著科學的進步，對航天技術的研究不斷加深，各類空間任務也越發(fā)頻繁與復雜，但不同的空間任務也存在許多相同的技術需求，空間任務里的軌道機動部分就是其中十分重要的一點。航天器能否準確地完成軌道機動意味著能否準確進入目標軌道，趕上任務時間窗口，完成對目標的抵近、繞飛與伴飛等，這些因素決定了探測、遙感、通信和交會對接等多種航天任務的實現，因此十分重要。同時，高昂的空間任務成本與復雜的空間環(huán)境決定了構建地面決策推演仿真系統應對空間機動任務的必要性。在以上發(fā)展的需求下，陳占勝研究員及其團隊經過多年研究積累，總結空間任務工程經驗，針對空間機動任務形成決策推演理論，完成了本書的撰寫。
面向空間機動任務的決策推演理論是通過地面仿真系統完成對空間機動任務的規(guī)劃、仿真與評估。具體來說，首先分析不同空間機動任務特點，明確不同機動任務的需求和約束條件，建立對應數學模型，進而采用合適的算法優(yōu)化出軌道機動策略，進行仿真推演，以效能評估作為判據進行策略的最終決策。
通過構建決策推演系統，可以更好地模擬空間機動任務的背景環(huán)境，優(yōu)化軌道設計，從而提升空間機動任務的成功率和效率。本書從實際工程需求出發(fā)，選取五類具有代表性的空間機動任務，分別是接近伴飛任務、抵近成像任務、機動避障任務、巡航普查任務和在軌維護任務。根據空間尺度將機動任務實現策略分為遠距離抵近策略、近距離伴飛策略和碰撞規(guī)避策略三類，對每一類策略結合實際空間情況給出多種場景下的仿真算例，進行效能評估。并且針對空間中存在多個任務目標的情況進一步展開研究，利用任務規(guī)劃方法設計機動次序和機動軌跡。
本書選題切中要害，針對空間機動任務核心需求進行研究，采用多種智能算法，符合當今智能化的航天發(fā)展要求�？v觀全書內容，在理論和實踐方面相互結合，章節(jié)設計層層遞進，結構清晰且論述詳實，內容豐富且貼近工程實際，既有明確的科學理論內容，又有大量特定空間機動任務情況的仿真實驗。和同類出版物相比，本書具備新穎性、豐富性和工程性，可作為航天相關專業(yè)學生和工程技術人員的參考書。

第1章緒論1
1.1概述1
1.2國內外典型空間機動任務現狀2
1.2.1國外典型空間機動任務2
1.2.2國內典型空間機動任務3
1.3決策推演理論相關綜述4
1.3.1決策推演系統國內外發(fā)展現狀4
1.3.2軌道機動策略優(yōu)化算法研究現狀5
1.3.3決策推演中的多目標任務規(guī)劃研究現狀6
1.3.4決策推演中的數字仿真基礎7
1.4本書的主要內容和安排9第2章決策推演基礎理論11
2.1坐標系建立11
2.2軌道動力學基礎13
2.2.1時間系統建模13
2.2.2二體問題14
2.2.3航天器軌道動力學建模21
2.2.4航天器相對運動動力學方程23
2.3常用軌道脈沖機動策略27
2.3.1霍曼轉移27
2.3.2雙橢圓轉移29
2.3.3蘭伯特轉移30
2.4任務規(guī)劃常用優(yōu)化算法32
2.4.1遺傳算法32
2.4.2差分進化算法33
2.4.3NSGAⅡ算法34
2.4.4MOEA/D算法35
2.5小結36第3章空間機動任務分析與建模37
3.1機動接近伴飛任務模型38
3.1.1接近伴飛任務簡介38
3.1.2接近伴飛任務數學模型39
3.1.3約束條件40
3.2機動抵近成像任務模型42
3.2.1抵近成像任務簡介42
3.2.2抵近成像任務數學模型42
3.2.3約束條件43
3.3機動避障任務模型44
3.3.1機動避障任務簡介44
3.3.2機動避障任務數學模型45
3.3.3約束條件45
3.4機動巡航普查任務模型46
3.4.1巡航普查任務簡介46
3.4.2巡航普查任務數學模型47
3.4.3約束條件47
3.5機動在軌維護任務模型48
3.5.1在軌維護任務簡介48
3.5.2在軌維護任務數學模型49
3.5.3約束條件50
3.6面向空間任務的機動策略決策50
3.6.1接近伴飛任務52
3.6.2抵近成像任務52
3.6.3機動避障任務53
3.6.4巡航普查任務53
3.6.5在軌維護任務53
3.7小結54第4章面向空間機動任務的航天器仿真決策55
4.1遠距離抵近機動策略55
4.1.1考慮光照約束的共面目標抵近決策及算例仿真55
4.1.2考慮交會窗口的異面目標抵近決策及算例仿真62
4.1.3遠程大范圍轉移機動決策及算例仿真67
4.1.4多脈沖多構型抵近機動決策及算例仿真73
4.2近距離伴飛機動策略78
4.2.1伴飛距離調整的快速轉移決策及算例仿真79
4.2.2伴飛相位調整的鏡像調相決策及算例仿真84
4.2.3自主繞飛決策及算例仿真87
4.2.4基于多目標優(yōu)化的水滴懸停構型設計決策及算例仿真92
4.2.5多點快速蘭伯特轉移決策及算例仿真99
4.2.6交會對接過程Vbar接近策略107
4.3碰撞預警及規(guī)避策略110
4.3.1碰撞預警技術方案及算例仿真111
4.3.2防撞避讓軌道技術方案118
4.4小結121第5章任務綜合效能評估方法122
5.1效能評估方法122
5.1.1效能評估概述122
5.1.2評估指標體系建立122
5.1.3效能評估方法的種類124
5.2機動接近伴飛任務效能評估127
5.2.1任務概述127
5.2.2指標構建127
5.2.3效能評估描述129
5.3機動抵近成像任務效能評估129
5.3.1任務概述129
5.3.2指標構建129
5.3.3效能評估描述131
5.4機動避障任務效能評估131
5.4.1任務概述131
5.4.2指標構建132
5.4.3效能評估描述133
5.5機動巡航普查任務效能評估133
5.5.1任務概述133
5.5.2指標構建133
5.5.3效能評估描述134
5.6機動在軌維護任務效能評估134
5.6.1任務概述134
5.6.2指標構建134
5.6.3效能評估描述136
5.7小結136第6章面向空間多目標的軌道機動任務規(guī)劃 137
6.1基于改進遺傳算法的巡航普查任務規(guī)劃137
6.1.1任務時限約束下的巡航普查機動任務模型建立138
6.1.2基于傳統遺傳算法的任務規(guī)劃及算例仿真139
6.1.3基于貪婪策略的遺傳算法的任務規(guī)劃及算例仿真142
6.2基于進化算法的在軌維護任務規(guī)劃145
6.2.1交會對接任務規(guī)劃模型146
6.2.2基于差分進化算法的軌跡規(guī)劃及算例仿真148
6.2.3基于NSGAⅡ和MOEA/D的軌道次序規(guī)劃及算例仿真152
6.2.4考慮多軌道面混合目標的任務規(guī)劃算例仿真157
6.3軌道機動任務規(guī)劃研究未來展望163
6.4小結164第7章航天器決策推演系統工程實現165
7.1航天器決策推演系統功能劃分165
7.1.1任務籌劃與仿真決策總控軟件165
7.1.2仿真場景顯示軟件167
7.1.3模擬成像效能軟件171
7.1.4效能評估軟件175
7.1.5決策系統軟件技術177
7.2數據通信功能實現182
7.2.1數據通信部分的總體設計182
7.2.2軟件數據通信實現183
7.2.3數據通信協議184
7.3對遠距離抵近機動策略的實際應用與軟件實現186
7.3.1抵近機動仿真應用實現186
7.3.2大范圍轉移仿真應用實現191
7.4對近距離伴飛機動策略的實際應用與軟件實現193
7.4.1伴飛機動仿真應用實現193
7.4.2蘭伯特轉移仿真應用實現196
7.5對碰撞規(guī)避策略的實際應用與軟件實現198
7.6小結201
參考文獻202

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