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郭晶晶(1995—),女,讲师。E-mail:jingjing.guo@hgd.edu.cn |
收稿日期: 2025-05-20
网络出版日期: 2025-11-28
基金资助
军委科技委基金(TKJSLLYJKT2024-1-A-028)
军委科技委基金(JH2024B010200-002-034)
某部队基金(BLB24L012)
Research on the Construction Method of Trajectory Database for Space Launch
Received date: 2025-05-20
Online published: 2025-11-28
为提升航天发射任务弹道生成的响应效率与适应能力,分析发射任务关键因素建立弹道库,提出基于相似性指标的弹道匹配与快速生成方法。针对传统网格划分法因维度灾难导致采样效率低下,以及牛顿迭代等传统优化方法初值依赖性强、易陷局部最优的问题,采用拉丁超立方采样生成多维参数组合,构建覆盖多维环境变量的弹道库,降低高维弹道库构建的计算复杂度;结合改进差分进化算法与序列二次规划方法,构建混合优化框架进行弹道规划,融合前者全局搜索能力与后者局部快速收敛性,有效解决传统梯度类方法在复杂约束下收敛不稳定、解质量差的问题。针对航天发射任务,设计相似性匹配准则,实现相似任务的快速检索与弹道调用。数值仿真表明,该方法在优化质量与响应效率上均优于传统策略,能显著缩短弹道生成时间,为快速响应航天发射任务提供可靠支撑。
郭晶晶 , 王建华 , 徐鹏 , 于沫尧 , 傅嘉威 . 面向航天发射的弹道库构建方法研究[J]. 弹箭与制导学报, 2025 , 45(5) : 943 -952 . DOI: 10.15892/j.cnki.djzdxb.2025.05.038
To enhance the responsiveness and adaptability of trajectory generation for aerospace launch missions, key mission factors are analyzed to establish a trajectory library, and a trajectory matching and rapid generation method based on similarity metrics is proposed. Addressing the inefficiency caused by the curse of dimensionality in traditional grid methods and the strong initial-value dependence, local optima convergence issues of conventional optimization approaches, Latin Hypercube Sampling (LHS) is employed to generate multi-dimensional parameter combinations. A trajectory library covering multi-dimensional environmental variables is constructed, reducing computational complexity in high-dimensional library development. A hybrid optimization framework integrating an improved Differential Evolution (DE) algorithm and Sequential Quadratic Programming (SQP) is developed for trajectory planning. By fusing DE’s global search capability with SQP’s local rapid convergence, unstable convergence and poor solution quality of traditional gradient-based methods under complex constraints are effectively resolved. For aerospace launch missions, a similarity matching criterion is designed to enable rapid retrieval of analogous missions and trajectory invocation. Numerical simulations demonstrate that the proposed method outperforms conventional strategies in optimization quality and response efficiency, with trajectory generation time significantly shortened, providing reliable support for rapid-response launch operations.
| [1] |
贾璐, 张雅声, 王琛. 航天快速发射系统发展现状与特点分析[J]. 中国航天, 2018,(10):59-63.
|
| [2] |
|
| [3] |
刘兴威, 张桂洪. 航天应急发射体系建设[J]. 国防科技, 2016, 37(1):14-18+24.
|
| [4] |
|
| [5] |
张道昶, 樊忠泽. 固体火箭应急发射任务规划及发射流程研究[J]. 现代防御技术, 2018, 46(6):122-128.
|
| [6] |
马特, 刘刚, 何兵. 弹载小卫星应急发射入轨方法设计与优化[J]. 现代防御技术, 2018, 46(03):177-183.
|
| [7] |
蔡应洲, 贺绍飞, 谷振丰, 等. 固体火箭空间快速响应任务规划研究[J]. 现代防御技术, 2021, 49(1):107-115.
|
| [8] |
|
| [9] |
韩鹏, 单家元. 基于Radau伪谱法的重复使用运载器再入轨迹优化[J]. 控制理论与应用, 2013, 30(8): 1027-1032.
|
| [10] |
徐少兵, 李升波, 成波. 最优控制问题的 Legendre 伪谱法求解及其应用[J]. 控制与决策, 2014, 29(12): 2113-2120.
|
| [11] |
|
| [12] |
|
| [13] |
连欢, 邓泽晓, 李志国, 等. 一种神经网络弹道诸元快速解算方法[J]. 航天控制, 2024, 42(5):38-44.
|
| [14] |
|
| [15] |
王捷, 田晓丽, 贾晓玲, 等. 基于粒子群优化算法的火箭弹弹道研究[J]. 海军航空工程学院学报, 2019, 34(3):323-327+336.
|
| [16] |
|
| [17] |
|
| [18] |
李晓苏, 晁涛, 王松艳. 基于鱼群算法的运载火箭上升段弹道优化设计[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(12):4747-4753+4759.
|
| [19] |
胡海峰, 王晋麟, 黄聪, 等. 运载火箭非致命故障下弹道规划制导和自适应控制重构技术[J]. 载人航天, 2022, 28(4):439-448.
|
| [20] |
李源. 运载火箭动力故障下在线轨迹规划与自适应制导方法研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2021.
|
| [21] |
|
| [22] |
杨光宇, 陈国光, 王捷, 等. 基于PSO-SQP算法的空地导弹弹道优化[J]. 兵器装备工程学报, 2021, 42(5): 153-157.
|
| [23] |
张亮, 赵康伟, 张志平, 等. 基于牛顿迭代和凸优化的主动推力调节弹道规划方法[J]. 中国惯性技术学报, 2023, 31(12):1220-1227.
|
| [24] |
刘莉, 李怀建. 机载布撒器滑翔方案弹道优化与方案弹道库设计[J]. 弹箭与制导学报, 2004,(3):61-64.
|
| [25] |
黄祺威, 邓泽晓, 刘鲁华. 基于数据库的助推滑翔导弹助推段弹道诸元快速解算方法[J]. 飞行力学, 2023, 41(1):71-76.
|
| [26] |
支强, 丁鸿雁, 庞建国, 等. 固体运载火箭发射轨道一种快速生成方法[J]. 飞控与探测, 2024, 7(2):36-41.
|
| [27] |
石军. 基于Chebyshev映射的混沌特性及其性能分析[J]. 现代电子技术, 2008,(23):93-96.
|
| [28] |
郭晶晶, 王建华, 于沫尧, 项月. 基于改进DE-SQP算法的运载火箭轨迹优化方法研究[J]. 战术导弹技术, 2025,(1):94-103.
|
| [29] |
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