空间站长期运营任务规划建模初步研究

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1、第19卷第5期2013年9月载人航天MannedSpaceflightV01．19No．5Sep．2013空问站长期运营任务规划建模初步研究李志海1，侯永青1，严厚民2，赵4-)1I2(1．中国空间技术研究院，北京100094；2．清华大学自动化系，北京100084)摘要：空间站系统庞大、复杂，在轨时间较长，任务需求复杂度较高，因此任务规划成为其运营的核心工作。概述空间站运营的基本概念及任务规划内容．分析任务规划的一般方法，以及任务规划的约束条件和各影响因素之间的耦合关系，着眼于空间站长期运营的运输规划层面，建立动态规划模型，并通过计算机仿真进行初步验证。关键词：空间站；任务规划方法：动态

2、规划中图分类号：V423．7文献标识码：A文章编号：1674-5825(2013)05-0052-07PreliminaryModelingStudyonLong-termOperationMissionPlanningofSpaceStationLiZhihail，HouYongqin91，YanHoumin92，ZhaoQianchuan2(1．ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China；2．DepartmentofAutomationofTsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstrac

3、t：Asthespacestationhascomplicatedsystemandlonglifetime，thecomplexityofmissiondemandincreasesgreatly．Duringthelong—termoperation，missionplanbecomesoneofthekeyworks．Thebasicconceptofspacestationoperationandbasictargetsofmissionplanningwereexpa—tiated．Then，basicmethodofmissionplanningwasanalyzed．Base

4、duponthatwork，constraintsofspacestationlongtermoperationandthemathematicalmodelofcouplingrelationshipofalltheinflu—encingfactorswereanalyzed．Finally，aimingatthetransportationplanningofthespacestationlong—termoperation，thedynamicprogrammingmodelwasbuilt．Viacomputersimulation，thefeasibilityoftheplan

5、ningmethodispreliminarilyverfied．Keywords：spacestation；missionplanningmethods；dynamicplanning1引言空间站作为长期运营的航天器，需要在长时问范围内进行不问断的任务规划。国际空间站的建造和运营提供了可以借鉴的理论和经验。1驯。国际空间站运营需要长周期的规划和分步式规划。进行长周期的稳定的预先规划能有效减少任务前实时重规划的频率。美国NASA引入了分层规划的概念，并开发一套完整的任务规划系统IPS(integratedplanningsystem)，辅助空间站运营任务规划人员基于用户提出的约束进行任务规

6、划，包括活动规划和调度、资源应用调度、平台／有效载荷操作序列(时问线)集成和分离、条件约束调度以及冲突检测协调等等_3书J。我国载人航天工程经过近20年的组织实施与科学实践，解决了以飞行动力学为核心的发射窗口规划、轨道设计、返回再人等飞行任务规划问题，出舱活动任务规划问题；交会对接任务规划技术在2011年11月天宫一号与神舟八号的首次交会对接任务中亦得到了检验验证。这表明我国载人航天短周期集中式任务规划技术已近成熟。而空间站长期在轨运行，涉及多个舱段、载人飞船、收稿日期：2013-01．10；修回日期：2013-06-20作者简介：李志海(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为航天器总体

7、设计。E-mail：haizi．up@gmail．corn第5期李志海，等．空间站长期运营任务规划建模初步研究53货运飞船等多个航天器的交会对接和组装，以及大量复杂任务的执行，任务规划的影响因素极为复杂，针对单个任务的短期的任务规划方式已经满足不了空间站长期运营任务规划的需求，迫切需要对空间站大规模、长周期的任务规划技术进行深人的研究。本文介绍了空间站运营的基本概念，阐述了任务规划的基本任务和任务规划的一般方法，立足空间