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Trajectory optimization of near-Earth asteroids exploration by using reusable probes from cislunar space
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作者 Kaiduo WANG Youliang WANG +5 位作者 Bowen DONG Jiening ZHAO Quan JING Mingtao LI Xizheng YU Jianhua ZHENG 《Chinese Journal of Aeronautics》 2025年第3期355-373,共19页
Implementing the flyby to Near-Earth Asteroids (NEAs) with the potential impact risks to the Earth allows for obtaining detailed physical parameters, thereby supporting the high-precision orbit prediction and planetar... Implementing the flyby to Near-Earth Asteroids (NEAs) with the potential impact risks to the Earth allows for obtaining detailed physical parameters, thereby supporting the high-precision orbit prediction and planetary defense strategy. Different from those conducted asteroid flyby missions, in the 12th China Trajectory Optimization Competition (CTOC-12), a NEAs flyby trajectory design problem using reusable probes that depart from a Lunar Distant Retrograde Orbit (DRO) station in the cislunar space was released. The objective was flyby to as many NEAs as possible using up to 20 probes within a total of 10 years. The ∑ team proposed a solution that can explore 47 NEAs using 11 probes, ranking the first in the competition. In this paper, the methods and results from the winning team are introduced, including mission analysis and preliminary design, and low-energy transfer trajectory optimization. In particular, a round-trip trajectory is divided into three phases: deep space transfer, indirect transfer between the Earth to DRO, and DRO phasing and rendezvous. With the combination of global optimization and local optimization algorithms, the required velocity increments to change the orbital planes are effectively reduced, thus increasing the number of the explored NEAs. The final solution of our team is presented and the results are compared with those of the top three teams. The competition demonstrates that the regularization of flyby missions from the cislunar space to explore NEAs with the potential impact risks to the Earth is the feasible and promising. 展开更多
关键词 ASTEROIDS Low-energy transfer cislunar space Distant Retrograde 0rbit(DRO) Phasing strategy
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Dynamic Connectivity in Cislunar Communication Networking Based on Geosynchronous Orbit Relay Satellites 被引量:4
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作者 Wu Xiaobo Zhou Xianwei Lin Fuhong 《China Communications》 SCIE CSCD 2012年第11期41-53,共13页
The architecture of cislunar multi-hop communication networks, which focuses on the requirements of lunar full-coverage and continuous cislunar communications, is presented on the basis of Geosynchronous Orbit (GEO) s... The architecture of cislunar multi-hop communication networks, which focuses on the requirements of lunar full-coverage and continuous cislunar communications, is presented on the basis of Geosynchronous Orbit (GEO) satellite network relays. According to the geographical distribution of the forthcoming Chinese Deep Space Measuring and Controlling Network (DSMCN), two networking schemes are proposed and two elevation angle optimization models are established for locating GEO relay satellites. To analyze the dynamic connectivity, a dynamic network model is constructed with respect to the time-varying characteristics of cislunar trunk links. The advantages of the two proposed schemes, in terms of the Connectivity Rate (CR), Interruption Frequency (IF), and Average Length of Connecting Duration (ALCD), are corroborated by several simulations. In the case of the lunar polar orbit constellation case, the gains in the performance of scheme I are observed to be 134.55%, 117.03%, and 217.47% compared with DSMCN for three evaluation indicators, and the gains in the performance of scheme II are observed to be 238. 22%, 240.40%, and 572.71%. The results validate that the connectivity of GEO satellites outperforms that of earth facilities significantly and schemes based on GEO satellite relays are promising options for cislunar multi-hop communication networking. 展开更多
关键词 cislunar communication networking dynamic connectivity dynamic network model GEO relay satellites lunar full coverage
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Relaying in Cislunar Telemetry and Telecommand Communication:An Information Value Loss Guided Scheduling Mechanism for Multiple Time-Delay Control Systems
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作者 Zhouyong Hu Afang Yuan +1 位作者 Qinyu Zhang Zhihua Yang 《Journal of Communications and Information Networks》 2025年第1期37-49,共13页
In the lunar missions,relay satellites on the various orbits play critical roles in the cislunar communications,i.e.telemetry and telecommand to the probers on the far side of moon,which could help achieving the const... In the lunar missions,relay satellites on the various orbits play critical roles in the cislunar communications,i.e.telemetry and telecommand to the probers on the far side of moon,which could help achieving the constant visibility between the actuator and the controller.However,huge time span in the end-to-end communication incurs obvious delay during the control loop which current controller design could not deal with effectively.In this work,therefore,we propose a greedy algorithm-based scheduling mechanism(GASM)for multiple time-delay control loops through the cislunar relay communication.In particular,we develop a novel metric of information value loss(IVL)to measure the utility of the proposed GASM by considering the timeliness of telemetry and telecommand data on the control loop.The simulations show that the proposed GASM could achieve excellent control stability and timeliness of data compared with typical scheduling algorithms based on age of information(AoI). 展开更多
关键词 cislunar communication time-delay control age of information scheduling
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Initial orbit determination of some cislunar orbits based on short-arc optical observations 被引量:2
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作者 Xiyun Hou Bosheng Li +4 位作者 Xin Liu Haowen Cheng Ming Shen Peng Wang Xiaosheng Xin 《Astrodynamics》 EI CSCD 2024年第3期455-469,共15页
Ground-and space-based optical observation is an efficient way to catalog objects in the cislunar space.Initial orbit determination based on optical data is still an open problem for cislunar objects.The motion of the... Ground-and space-based optical observation is an efficient way to catalog objects in the cislunar space.Initial orbit determination based on optical data is still an open problem for cislunar objects.The motion of these objects usually follows the law of three bodies instead of the two-body one,so current algorithms based on the two-body relation should be revised.Moreover,due to the long duration of most cislunar objects,optical observations of even hours can cover only a small fraction of one orbit,making the initial orbit determination of these objects a typical too-short-arc problem,which is difficult.A way to address this problem is to use the admissible region.In this study,an efficient algorithm constrained by the admissible region is proposed.It is easy to implement because it uses only simple iterations.Its efficiency is proven by comparing it with that of one traditional initial orbit determination algorithm. 展开更多
关键词 orbit determination cislunar too-short-arc(TSA) admissible region
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Challenges and Perspectives of Information and Control Technology for Cislunar Space Exploration and Development 被引量:2
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作者 Weimin Bao Zhenqiang Qi 《Guidance, Navigation and Control》 2023年第2期1-19,共19页
Cislunar space,asthe first station for mankind to go into space,will be the main destination and outpost of space missions for a long period oftime in the future.During the course of the cislunar space exploration and... Cislunar space,asthe first station for mankind to go into space,will be the main destination and outpost of space missions for a long period oftime in the future.During the course of the cislunar space exploration and development,information and control technology will play an important role.In view of the object scope and mission background of cislunar space exploration and development,this paper firstly summarizes the mission characteristics,i.e.farther,longer,more and complex,and then analyzes the requirements and challenges for information and control technology.After that,the strategy including intelligent algorithm,open architecture,cloud-enabled information and reliable flight is proposed.Finally,several prospectives are given to deal with some issues in future large-scale cislunar space exploration and development. 展开更多
关键词 cislunar space information and control challenges and perspectives
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Leveraging quasi-periodic orbits for trajectory design in cislunar space 被引量:1
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作者 Brian P.McCarthy Kathleen C.Howell 《Astrodynamics》 CSCD 2021年第2期139-165,共27页
Incorporating quasi-periodic orbits into the preliminary design process offers a wide range of options to meet mission constraints and address the challenges in a complex trade space.In this investigation,linear stabi... Incorporating quasi-periodic orbits into the preliminary design process offers a wide range of options to meet mission constraints and address the challenges in a complex trade space.In this investigation,linear stability and quasi-periodic orbit family continuation schemes are examined to meet various types of constraints.Applications in eclipse avoidance and transfer design are examined by leveraging quasi-periodic orbits and their associated hyperbolic manifolds in the lunar region.Solutions are transitioned to an ephemeris model to validate that geometries are maintained in higher-fidelity models.When the natural dynamical structures associated with quasi-periodic orbits are leveraged,novel trajectory solutions can emerge. 展开更多
关键词 multi-body dynamical systems quasi-periodic orbits trajectory analysis cislunar trajectory design near rectilinear halo orbit ephemeris dynamical model
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Efficient design techniques for cislunar-space VLBI spacecraft formation in GTOC8 被引量:1
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作者 Shengmao He Zhengfan Zhu 《Astrodynamics》 CSCD 2021年第1期61-76,共16页
The 8th edition of the Global Trajectory Optimization Competition(GTOC8)presented a novel concept of a space-based very-long-baseline interferometry(VLBI)telescope in cislunar space for observing selected radio source... The 8th edition of the Global Trajectory Optimization Competition(GTOC8)presented a novel concept of a space-based very-long-baseline interferometry(VLBI)telescope in cislunar space for observing selected radio sources in cosmos.It requires designing a three-spacecraft triangular formation with changeable sizes and orientations such that observation can be scheduled as efficiently as possible.We first review the problem,and then describe the methods employed by representative teams participating in the competition.Subsequently,we present the design techniques employed by the team from the Chinese Academy of Sciences,which are primarily based on orbital-geometry analysis.Two efficient trajectory patterns are summarized:million-kilometer triangular formations with symmetric circular orbits,and consecutive-lunar-flyby trajectories with Moon-to-Moon transfer orbits.These two trajectory patterns enable establishing and reconfiguring the triangular formation with sufficiently different sizes so that a number of radio sources can be observed,thus maximizing the performance index.Finally,we present a solution with the best currently known score of J=158 million km. 展开更多
关键词 Global Trajectory Optimization Competition(GTOC) very-long-baseline interferometry(VLBI) cislunar space formation flying
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深空导航技术发展展望 被引量:4
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作者 李罡 解放 +5 位作者 吴一凡 卢鋆 郭树人 刘迎春 宿晨庚 杨晓珩 《测绘学报》 北大核心 2025年第3期397-409,共13页
深空导航是保障各类深空任务高效实施的基础要素,随着地月、火星等深空任务数量大幅增长及行星际任务距离极大延伸,航天器巡航、掠飞、绕飞、下降着陆及星表面有人、无人活动等场景对导航提出了越来越高的要求。常用的深空网等手段难以... 深空导航是保障各类深空任务高效实施的基础要素,随着地月、火星等深空任务数量大幅增长及行星际任务距离极大延伸,航天器巡航、掠飞、绕飞、下降着陆及星表面有人、无人活动等场景对导航提出了越来越高的要求。常用的深空网等手段难以全面满足多任务、高实时、自主性等导航需求。本文分析了深空任务数量快速增长、目标聚焦月球和火星、性质由探索向开发转变、距离不断延伸的特点,归纳了地月转移、月球和火星近星体空间及表面、超远深空3类典型深空导航需求,梳理了在用、可用及研究3类深空导航技术手段的主要特征和趋势,最后提出了深空导航技术发展建议,包括持续提升在用类技术性能,积极推动可用类技术试验部署,以及加强研究类技术的基础性研究。本文的研究成果可为深空导航相关技术研究提供参考。 展开更多
关键词 深空导航 地月空间 火星 深空探测 开发利用
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地月空间探测器星间链路定轨能力分析 被引量:5
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作者 曹建峰 满海钧 +4 位作者 王文彬 王俊魁 刘山洪 鞠冰 张宇 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第4期637-646,共10页
针对地月空间星间链路的应用需求,建立了双向单程测量的观测模型,在广义相对论参考框架下实现了求和组合算法。以地月空间远距离逆行轨道(distant retrograde orbit,DRO)探索任务为背景,开展利用星间链路测量的多探测器联合定轨能力分... 针对地月空间星间链路的应用需求,建立了双向单程测量的观测模型,在广义相对论参考框架下实现了求和组合算法。以地月空间远距离逆行轨道(distant retrograde orbit,DRO)探索任务为背景,开展利用星间链路测量的多探测器联合定轨能力分析。结果表明,星间链路测量具备独立支持轨道计算的能力,在仅有DRO卫星与共振轨道卫星星间链路时,需要10 d以上弧段来获取优于百米的绝对轨道精度,近地轨道(low Earth orbit,LEO)卫星的加入使得观测弧段缩短至5 d;如果融合使用LEO卫星自定位数据,观测弧段可进一步缩短至1 d。分析还表明,星间链路测量系统差的解算是制约定轨收敛的重要因素,因此在预处理阶段有必要完成设备延迟、钟差、传播介质等引入的系统性误差的标校。 展开更多
关键词 地月空间 星间链路 精密定轨
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“鹊桥”通导遥综合星座系统一体化组网关键技术
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作者 何熊文 陈朝基 +6 位作者 于登云 赵康僆 乔奕 贾雨棽 陈亮 吕泽竞 裴楠 《深空探测学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期328-335,共8页
面向“鹊桥”通导遥综合星座系统多航天器之间的通信需求,针对现有深空通信存在的时延长、链路中断频繁、协议不统一等难点,提出了由地面网、地轨网、月面网、月轨网、行星表面网和行星轨道网组成的一体化跨域网络拓扑架构以及融合国际... 面向“鹊桥”通导遥综合星座系统多航天器之间的通信需求,针对现有深空通信存在的时延长、链路中断频繁、协议不统一等难点,提出了由地面网、地轨网、月面网、月轨网、行星表面网和行星轨道网组成的一体化跨域网络拓扑架构以及融合国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)、欧洲空间标准化组织(European Cooperation for Space Standardization,ECSS)和互联网工程指导组(Internet Engineering Task Force,IETF)协议体系的分层网络协议架构以实现器间、器地和器内通信的统一协议配置。通过地月链路仿真实验表明,束协议(Bundle Protocol,BP)/利克莱德传输协议(Licklider Transmission Protocol,LTP)在高延迟、高丢包率的深空通信环境中有效吞吐量可达90%以上,显著优于传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)、基于用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)的低时延的互联网传输层协议(Quick UDP Internet Connection,QUIC)和CCSDS文件传输协议(CCSDS File Delivery Protocol,CFDP)。最后对架构设计与验证、网络信息服务、高可靠传送、智能高效路由等星座系统一体化组网的相关关键技术进行了展望。可为未来“鹊桥”星座系统的一体化网络构建提供技术支撑,具有重要的工程意义。 展开更多
关键词 地月空间 “鹊桥”星座系统 一体化组网 拓扑架构 网络协议
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地月空间单程测量观测建模与算法实现
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作者 曹建峰 满海钧 +3 位作者 黄勇 王文彬 刘山洪 周之金 《深空探测学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期50-57,共8页
针对地月空间星地、星间链路观测建模与应用算法开展研究。根据测量原理,在广义相对论参考框架下详细推导了单程测量的观测建模方法;通过求和组合与求差组合给出了钟差消去与钟差解算的方法;根据求和组合观测模型的特征,推导了原时与坐... 针对地月空间星地、星间链路观测建模与应用算法开展研究。根据测量原理,在广义相对论参考框架下详细推导了单程测量的观测建模方法;通过求和组合与求差组合给出了钟差消去与钟差解算的方法;根据求和组合观测模型的特征,推导了原时与坐标时差异变化的计算公式,并给出了具体的算法实现;结合典型轨道算例分析了相对论效应对单程测量建模的影响。结果表明,相对论效应引起的地月空间位置转换差异在10 m量级,原时与坐标时的差异每天变化数10μs,是高精度导航建模必须考虑的因素,提出的建模算法可服务地月空间高精度导航应用。 展开更多
关键词 地月空间 星间链路 观测建模 精密定轨 原时
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地月空间编目系统观测体制研究
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作者 陈艳玲 黄勇 王鹏 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第9期2966-2974,共9页
目的 地月空间非合作目标因缺乏合作信号的高精度测量手段,同时深空探测地面测控资源有限,以及在地月空间多体摄动环境条件下运动轨迹复杂需考虑完备的动力学模型,其编目定轨精度与时效性受到一定的制约和独特的挑战。方法 本文聚焦地... 目的 地月空间非合作目标因缺乏合作信号的高精度测量手段,同时深空探测地面测控资源有限,以及在地月空间多体摄动环境条件下运动轨迹复杂需考虑完备的动力学模型,其编目定轨精度与时效性受到一定的制约和独特的挑战。方法 本文聚焦地月空间非合作目标的编目定轨,提出基于天基光学观测技术的三体轨道约束条件下的空间目标编目定轨关键算法,以远距逆行轨道(distant retrograde orbit,DRO)和近直线晕轨道(near rectilinear halo orbit,NRHO)组成的地月空间卫星星座,模拟天基平台与空间目标的光学观测数据,利用仿真数据,采取动力学统计定轨算法,探讨了不同平台轨道误差、不同平台数量和平台分布,以及不同观测数据条件下的DRO、NRHO目标的编目定轨精度。结果 在天基平台轨道误差1 km、光学成像观测2″测量噪声水平、光压10%模型误差的仿真条件下,2DRO与2NRHO地月空间导航星座对DRO目标单站定轨精度为1~7 km,双站3天内每天观测3 h,定轨精度约1 km,预报1天轨道精度优于1.3 km;对于NRHO目标,单站观测3天定轨精度为1~3 km,双站每天观测3 h、6 h以及连续协同观测定轨精度分别优于1.2 km、1.1 km和1.0 km,这3种观测条件下预报1天轨道均方根误差(root mean square error, RMSE)分别优于3.0 km、2.5 km和1.9 km。结果表明,在天基测站误差1 km和3天定轨弧长的条件下,双站观测精度较单站观测有显著提高,双站每天观测3 h,针对DRO和NRHO目标的定轨精度均优于1.2 km,DRO轨道预报1天的精度优于1.3 km,NRHO轨道预报1天在连续观测3天的条件下精度最高,优于1.9 km。结论 本文采用完备的三体动力学模型,通过对典型地月空间目标光学定轨的多种场景仿真,发现双站每天3 h观测的编目定轨能力优于单站每天连续观测的定轨精度。这一结论对地月空间编目定轨观测效率和观测体制的规划和布局,以及地月空间区域的态势感知能力论证和分析有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 地月空间 非合作目标 天基光学观测 编目定轨 远距离逆行轨道(DRO) 近直线罩轨道(NRHO)
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关于地月导航系统发展的思考
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作者 郭树人 李罡 +2 位作者 董明 王慧林 杨军 《深空探测学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期367-376,共10页
重点分析了全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)地月空间导航服务、月球卫星导航以及月球时空基准的发展现状及方向,提出了面向地月空间服务的近地空间、地月转移、近月空间导航系统以及月球时空基准发展构想,... 重点分析了全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)地月空间导航服务、月球卫星导航以及月球时空基准的发展现状及方向,提出了面向地月空间服务的近地空间、地月转移、近月空间导航系统以及月球时空基准发展构想,并提出了加强地月导航系统关键技术研究和体系化在轨验证、实现地月导航系统互联及时空基准溯源统一、加强导航和通信等多功能一体化设计、“先区域、后全月”分步建立月球空间基础设施的发展建议。 展开更多
关键词 地月空间 月球探测 导航定位授时 时空基准 导航通信融合
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地月空间目标的双伪距法定初轨研究
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作者 侯锡云 李伯胜 +3 位作者 刘欣 王鹏 曹建峰 程昊文 《航天技术与工程学报》 2025年第5期62-72,共11页
在地心天球坐标系下,地月空间目标的轨道周期通常以月为单位。单个地基站一晚的有效观测时长通常仅持续数小时,不足目标轨道周期的1%。对新目标而言,根据单站单晚的光学资料进行初轨确定有助于目标的后随观测,是一个对新目标持续跟踪需... 在地心天球坐标系下,地月空间目标的轨道周期通常以月为单位。单个地基站一晚的有效观测时长通常仅持续数小时,不足目标轨道周期的1%。对新目标而言,根据单站单晚的光学资料进行初轨确定有助于目标的后随观测,是一个对新目标持续跟踪需解决的技术问题。针对地月空间的三体力学环境,提出了一种受摄兰伯特问题的解析求解方法,从而将经典的双伪距定初轨策略从二体问题拓展至适用于地月三体问题。建立了适用于多观测数据、形式简单的迭代计算方案,讨论了可能出现的多解情形并提供了解决方案。针对地月空间的一些典型三体轨道的仿真研究表明,在1″的观测精度前提下,采用该算法可在3 h弧段内将目标定轨精度确定在1万km以内,对地月空间目标而言是一种有效的初轨确定策略。 展开更多
关键词 地月空间 初轨确定 极短弧 三体问题
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地月空间探测光学载荷技术研究
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作者 焦建超 夏莉敏 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第5期169-178,共10页
地月空间作为深空探索的战略要地,其态势感知能力建设对保障航天活动安全、维护国家太空权益至关重要。文章首先分析了天基探测在地月空间探测中的应用优势,调研了国际上地月空间探测发展现状。重点针对地球同步轨道带、地月转移轨道带... 地月空间作为深空探索的战略要地,其态势感知能力建设对保障航天活动安全、维护国家太空权益至关重要。文章首先分析了天基探测在地月空间探测中的应用优势,调研了国际上地月空间探测发展现状。重点针对地球同步轨道带、地月转移轨道带及近月轨道带三个典型区域,剖析目标特点与探测需求,提出差异化探测方案以实现重点区域连续覆盖:利用太阳同步晨昏轨道星座覆盖地球同步轨道带;部署于地球同步轨道与月球相关轨道的载荷监视地月转移轨道带;通过近月轨道载荷组网覆盖近月轨道带。同时,以地球同步轨道带探测为例,设计了轻小型高性能光学载荷方案。最后总结了地月空间探测载荷轻小型化、智能化、平台一体化的发展趋势,为中国地月空间探测能力建设提供参考。 展开更多
关键词 地月空间 空间目标探测 空间态势感知 轻量化 空间光学
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地月空间航天器自主导航技术及研究进展 被引量:2
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作者 丛佃伟 吴富梅 +2 位作者 李崇辉 许剑 南思睿 《无线电工程》 2025年第2期317-322,共6页
当前地月空间航天器导航主要依赖地基无线电测控网,但是存在任务通信延迟高、易被干扰中断等缺点,地月空间航天器自主导航技术是地月空间探索和开发的重要保障。梳理分析了几种地月空间航天器自主导航技术研究现状,给出了地月空间航天... 当前地月空间航天器导航主要依赖地基无线电测控网,但是存在任务通信延迟高、易被干扰中断等缺点,地月空间航天器自主导航技术是地月空间探索和开发的重要保障。梳理分析了几种地月空间航天器自主导航技术研究现状,给出了地月空间航天器自主导航主要关键技术,对地月空间航天器自主导航的未来应用进行了展望。 展开更多
关键词 地月空间 航天器 自主导航 组合导航
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“鹊桥”通导遥综合星座信息系统架构设计
17
作者 陈朝基 程渤 +2 位作者 张同光 何熊文 訚耀保 《深空探测学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期422-434,共13页
针对“鹊桥”星座系统超大时空尺度、极端空间环境和星载资源严重受限的特点,以及异构功能融合与资源协同调度、链路断续连接下的智能自主运行和卫星之间互联互通与弹性组网等挑战,从总体架构、硬件架构、软件架构和协议架构4个层面提... 针对“鹊桥”星座系统超大时空尺度、极端空间环境和星载资源严重受限的特点,以及异构功能融合与资源协同调度、链路断续连接下的智能自主运行和卫星之间互联互通与弹性组网等挑战,从总体架构、硬件架构、软件架构和协议架构4个层面提出了一种基于多集群协同认知的星座信息系统架构,以“感知-决策-执行”闭环为核心,将实现星座系统的自适应拓扑管理、多源数据融合和自主运行,有效提升地月空间信息交互与智能协同能力,为未来“鹊桥”通导遥综合星座信息系统的设计提供参考。 展开更多
关键词 地月空间 “鹊桥”通导遥综合星座 信息系统 资源虚拟化 多集群协同认知
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面向在轨服务的轨道周期共振地月导航星座优化设计
18
作者 何嘉欣 李翔宇 +1 位作者 王思成 何江 《宇航学报》 北大核心 2025年第8期1599-1611,共13页
针对传统地月星座优化设计方法变量多、参数空间大的问题,提出一种基于周期共振轨道库的聚类-粒子群双层优化设计方法。该方法通过生成多族地月三体周期轨道构造星座工作轨道库,以导航精度因子(DOP)均值为主指标,覆盖率为次指标,通过三... 针对传统地月星座优化设计方法变量多、参数空间大的问题,提出一种基于周期共振轨道库的聚类-粒子群双层优化设计方法。该方法通过生成多族地月三体周期轨道构造星座工作轨道库,以导航精度因子(DOP)均值为主指标,覆盖率为次指标,通过三阶段层次聚类算法获得最佳星座构型,再基于增星策略和相位优化最终获取最优星座参数。以高度为12000 km至20000 km的中轨区域及半径为36000 km的高轨区域为目标,运用所提方法开展星座优化设计。仿真结果表明,由L2南北NRHO轨道、L4及L5点平面轨道构成的归一化基准周期为1.63524、星座共振比为1∶2∶4∶4的星座导航性能最优。经过增星策略与相位优化得到的6星星座可实现低至9.2822的平均DOP值及100%的四星覆盖率,研究验证了地月导航星座为中高轨区域提供高质量导航定轨的可行性,可为未来地月导航星座设计提供参考。 展开更多
关键词 周期轨道 地月导航星座 在轨服务 聚类优化 导航精度因子
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地月空间多目标高时效跟踪方法研究
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作者 王磊 张晓明 +3 位作者 支挥 张茵迪 何梦秋 姜晓军 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第9期3026-3038,共13页
目的针对地月空间多目标运动状态复杂及高动态跟踪的挑战,为满足大视场光学探测中对多个运动速度和方向不一致目标的快速、准确跟踪需求,本文提出一种基于DeepSORT(deep simple online and realtime tracking)的高效地月空间多目标自动... 目的针对地月空间多目标运动状态复杂及高动态跟踪的挑战,为满足大视场光学探测中对多个运动速度和方向不一致目标的快速、准确跟踪需求,本文提出一种基于DeepSORT(deep simple online and realtime tracking)的高效地月空间多目标自动跟踪方法。方法首先根据目标的形态特征生成自适应检测框,并针对不同类别目标配置差异化的检测框策略,同时结合特征提取技术计算运动目标的表观信息,将其融入DeepSORT算法框架,显著提升了多目标跟踪的准确性和实时性。结果仿真目标跟踪模式下的图像实验结果表明,该方法的多目标跟踪准确度达到95.0%,IDF1分数为96.2%。新疆天文台南山1 m大视场望远镜目标跟踪模式下的实测数据结果显示,该方法的多目标跟踪准确度达到91.5%,IDF1分数为91.7%,4 k×4 k图像的处理时间约为0.53 s/帧,并且在目标消失和轨迹交叉等复杂场景下表现出较强的鲁棒性。结论该方法能够跟踪轨迹交叉的多目标,且在暗弱目标偶尔未提取或断续消失的复杂场景中,仍能准确跟踪多目标。 展开更多
关键词 地月空间 图像处理 多目标跟踪 空间目标 DeepSORT
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融合深度神经网络与约束容许域的地月空间航迹智能分类
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作者 李佳怡 蔡晗 +2 位作者 孙秀聪 桂海潮 张晨 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第9期3000-3011,共12页
目的地月空间距离遥远,对地月目标的观测弧段短、间隔长,导致观测的航迹难以判定其所属轨道族。如何根据短弧航迹对其轨道族快速、精准分类,是实现地月目标编目定轨的重要前提。然而,传统方法受限于地月系统复杂的三体动力学特性,且先... 目的地月空间距离遥远,对地月目标的观测弧段短、间隔长,导致观测的航迹难以判定其所属轨道族。如何根据短弧航迹对其轨道族快速、精准分类,是实现地月目标编目定轨的重要前提。然而,传统方法受限于地月系统复杂的三体动力学特性,且先验知识与统计信息不足,对航迹分类存在精度低、效率不足的缺陷。为解决该问题,提出一种结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)与约束容许域(constraint admissible region,CAR)的短弧航迹智能轨道族分类方法。方法首先,利用不同轨道族的雅可比常数约束,构建各轨道族的CAR,表征假设轨道集合。其次,根据地月轨道数据库生成训练集,通过训练,CNN可实现依据假设轨道对其所属轨道族的快速、精准分辨。最后,将CNN方法与不同轨道族的CAR结合,建立轨道族的联合判别机制,实现目标航迹的智能归属分析。结果仿真结果表明,在使用DRO(distant retrograde orbit)卫星观测HaloL1、HaloL2等轨道的典型场景中,所提出的CNN-CAR方法可使CAR面积减少50%,且对未知航迹的分类成功率较单独使用CAR提升近一倍。结论所设计的算法实现了高鲁棒性的航迹分类。该方法可为地月空间复杂轨道的智能识别、航迹关联与编目维持等任务提供有效参考。 展开更多
关键词 态势感知 航迹分类 卷积神经网络(CNN) 约束容许域(CAR) 地月空间目标 融合算法
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