發(fā)布時間：2021-07-26 11:24

　　隨著任務需求以及相關技術的發(fā)展,上面級不僅具有運載火箭的功能,還能夠自主進行軌道機動,飛行時間長,可進行多次點火操作。它的工作任務也不再局限于衛(wèi)星的發(fā)射及部署,在深空探測、在軌服務、空間攻防等航天任務中都發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)的導航策略制定方法對于工作模式單一的應用對象通常比較有效,但對于未來上面級愈發(fā)復雜多樣的任務框架和工作模式,傳統(tǒng)方法難以滿足多任務適應性的需要,不具備對環(huán)境的考量和適應,更不具備智能化決策的能力。針對傳統(tǒng)決策模式下導航系統(tǒng)的不足之處,本文提出運用專家系統(tǒng)、神經網(wǎng)絡等智能化方法設計上面級智能導航決策算法,以滿足未來上面級多任務適用性以及高精度自主導航的需求。無論是神經網(wǎng)絡,還是專家系統(tǒng),智能化算法在實現(xiàn)決策功能時都需要人類專家提供相應的決策依據(jù)。本文參考了國內外相關文獻及近年來成功完成任務的上面級項目,建立了導航策略數(shù)據(jù)庫,為智能化方法提供決策的理論依據(jù)。針對數(shù)據(jù)庫檢索慢、難以進行修改等問題,本文利用B+樹結構對數(shù)據(jù)庫進行構建,提高數(shù)據(jù)庫檢索速度和可操作性。針對目前采用傳統(tǒng)決策模式的導航方案無法滿足未來上面級空間任務適應性這一問題,本文采用專家系統(tǒng)、神經網(wǎng)絡相結合的智... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型上面級型號

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-圖1-2阿金納上面級發(fā)展型譜上個世紀60年代初，為了滿足地球監(jiān)測、通信衛(wèi)星、高軌預警、氣象衛(wèi)星等航天任務的需求，美國開發(fā)出了首個搭載有液體火箭發(fā)動機的高能上面級——半人馬座上面級。從第一次投入使用至今，半人馬座上面級完成了多次革新，目前總共有A、B、C、D、通用型等多種構型，很多型號截止目前仍在服役中，與各型號火箭組合使用，在多種航天器發(fā)射任務中大放異彩，是美國最成功的上面級系列之一，在美國航天空間運輸史上占有重要地位。1976年，為了滿足航天飛機發(fā)射任務需要，美國研制出一種三軸穩(wěn)定的上面級，由于該上面級運用慣性制導，因此被命名為慣性上面級。慣性上面級與半人馬座上面級不同，它采用的仍是傳統(tǒng)的固體上面級，擔任了除航天飛機發(fā)射外的中繼衛(wèi)星發(fā)射計劃、擔任木星探測任務的伽利略號計劃[6]、擔任金星探測任務的麥哲倫號計劃[7]、完成太陽極軌飛行的尤利西斯計劃[8]等空間飛行任務。雖然慣性上面級相比其他上面級花銷較大，但憑借其卓越的性能和多任務適用性，仍然受到各國航天機構的高度關注。上面級在運載火箭中的重要地位，自然引起了美國著名商業(yè)航天公司SpaceX的注意。2010年，以高可靠性、高速發(fā)射、低花銷為設計理念的獵鷹九號火箭完成了首次發(fā)射任務，其上面級為搭載液體火箭發(fā)動機的Falcon9上面級。該上面級在低地球軌道（LEO）運載能力為185km時9.0t，在地球靜止軌道（GEO）/地球同步軌道（GTO）運載能力為3.4t。具有可重復使用、低成本等特點[9]。其外形圖如下所示：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-5-圖1-3SpaceX公司獵鷹9號火箭上面級外形圖除此之外，目前已經研制成功的上面級還有麥克唐納-道格拉斯公司的有效載荷助推艙上面級（PAM）、美國為新一代運載火箭的需求而設計的太空發(fā)射系統(tǒng)火箭上面級（SLSupperstage）、俄羅斯的KVRB上面級、微風上面級、Fregat上面級等。1.2.2信息融合智能化技術研究現(xiàn)狀信息融合技術，顧名思義是針對海量的信息數(shù)據(jù)進行綜合分析處理，從而完成狀態(tài)估計的技術。具體來說，是根據(jù)一定的原理算法針對多源信息進行獲娶處理、分析、結合、預測等一系列操作，以達到單一信息源無法達到的狀態(tài)估計精度。組合導航是信息融合的重要分支，隸屬于信息融合中數(shù)據(jù)融合部分。1.2.2.1信息融合模型的提出和發(fā)展何謂信息融合模型？從系統(tǒng)功能結構來看，信息融合模型利用對多源信息的處理進行自身系統(tǒng)的時域與空域探測維度進行拓廣；從組成結構角度解釋，其可視為一種形式框架，是一種利用計算機語言以及數(shù)學算法，按照一定的標準或規(guī)則，對多種傳感器的量測信息進行處理分析、綜合優(yōu)化，以完成所需的估計（數(shù)據(jù)融合）或決策（決策融合）任務的系統(tǒng)模型。1973年，信息融合概念首次出現(xiàn)在美軍的聲納理解系統(tǒng)之中。在這之前，與信息融合功能類似的形式出現(xiàn)在上世紀40~60年代的多雷達信息綜合處理系統(tǒng)，此時的信息融合以數(shù)據(jù)融合為主要表現(xiàn)形式，側重于各傳感器數(shù)據(jù)信息的融合。隨著系統(tǒng)需求的不斷提升，信息融合的概念也從狹義的數(shù)據(jù)融合拓展到特征融合、決策融合，不再是簡簡單單地通過計算利用數(shù)學算法對數(shù)據(jù)信息進行處理，而是加入智能化算法后，能夠處理信息的類型擴展到經驗、決策、語言等。目前成熟的信息

【參考文獻】：
期刊論文
[1]區(qū)塊鏈上基于B+樹索引結構的密文排序搜索方案[J]. 牛淑芬,王金風,王伯彬,賈向東,杜小妮.  電子與信息學報. 2019(10)
[2]基于徑向基函數(shù)神經網(wǎng)絡輔助容積卡爾曼濾波的多自主水下航行器協(xié)同定位方法[J]. 徐博,李盛新,金坤明,王連釗.  兵工學報. 2019(10)
[3]基于BP神經網(wǎng)絡的故障診斷模型研究[J]. 馮玉芳,盧厚清,殷宏,曹林.  計算機工程與應用. 2019(06)
[4]基于ANFIS的智能導航自適應濾波算法研究[J]. 吳鵬,穆榮軍,鄧雁鵬,孫緒堯.  宇航總體技術. 2018(06)
[5]美國空間攻防體系發(fā)展與能力研究[J]. 李青,劉愛芳,王永梅,郭玲華.  航天器工程. 2018(03)
[6]NASA完成世界首次X射線脈沖星導航空間驗證[J]. 王海名.  空間科學學報. 2018(03)
[7]BP神經網(wǎng)絡算法改進綜述[J]. 尤曉東,蘇崇宇,汪毓鐸.  民營科技. 2018(04)
[8]基于BP模糊神經網(wǎng)絡自動裝填系統(tǒng)的故障診斷[J]. 楊松,龍飛宏.  科技傳播. 2018(02)
[9]基于減聚類ANFIS模型的船舶橫搖運動實時預測[J]. 張澤國,尹建川,胡江強,李可,皇甫國光,董顯利.  上海海事大學學報. 2017(01)
[10]國內外上面級發(fā)動機技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 趙自強,劉漢兵,吳志亮.  國際太空. 2016(12)

碩士論文
[1]全天候多源天文自主導航方法研究[D]. 孫洪馳.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]面向航天器在軌服務的魯棒單目視覺導航方法研究[D]. 江春.南京航空航天大學 2017
[3]再入機動飛行器組合導航信息融合方法研究[D]. 李云天.哈爾濱工業(yè)大學 2015



本文編號：3303473