申请/专利权人：中国科学院国家空间科学中心

申请日：2024-02-06

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117699055B

主分类号：B64G1/24

分类号：B64G1/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2024.04.02#实质审查的生效;2024.03.15#公开

摘要：本发明涉及宇航飞行器及设备领域，具体涉及一种基于深度强化学习的卫星对运动目标跟瞄方法及系统。该方法包括：根据卫星初始状态和运动目标的初始状态，针对卫星对运动目标的跟瞄分阶段建模，包括初始阶段、姿态机动阶段和跟瞄阶段；将完成姿态机动阶段的卫星姿态数据的误差四元数和角速度输入预先建立和训练好的跟瞄模型，输出控制扭矩控制卫星姿态，实现对运动目标的跟瞄；所述跟瞄模型基于强化学习的模型架构及奖励函数实现。本发明可以有效解决卫星对运动目标跟瞄的难题，提高跟瞄的精确度和稳定度。可以作为基准，从单颗卫星的应用扩展到在庞大的智能卫星星座中进行大范围、多时间敏感运动目标跟瞄的复杂领域。

主权项：1.一种基于深度强化学习的卫星对运动目标跟瞄方法，包括：根据卫星初始状态和运动目标初始状态，针对卫星对运动目标的跟瞄分阶段建模，包括初始阶段、姿态机动阶段和跟瞄阶段；将完成姿态机动阶段的卫星姿态数据的误差四元数和角速度输入预先建立和训练好的跟瞄模型，输出控制扭矩控制卫星姿态，实现对运动目标的跟瞄；所述跟瞄模型基于强化学习的模型架构及奖励函数实现；所述姿态机动阶段的建模包括：采用从轨道坐标系到本体坐标系的偏航-俯仰-滚转旋转序列进行姿态机动，当前旋转矩阵满足下式： ，其中，、和分别为卫星的滚转角、俯仰角和偏航角，、和分别为、和对应的旋转分量；通过姿态机动实现当前旋转矩阵和期望旋转矩阵相同，计算得到期望的滚转角、期望的俯仰角和期望的偏航角；通过转换得出相应的期望四元数；所述跟瞄阶段的建模包括：通过对卫星施加扭矩，维持运动目标跟瞄需要的方位，确保运动目标保持在矩形视场内，直到运动目标离开卫星的姿态机动范围；所述运动目标保持在矩形视场内的判据为同时满足以下条件：有效载荷的矢量方向和本体坐标系YOZ平面之间的夹角小于矩形视场的水平半角；有效载荷的矢量方向和本体坐标系XOZ平面之间的夹角小于矩形视场的垂直半角；和有效载荷的Z轴方向与矢量方向方向一致；其中，水平半角和垂直半角是卫星有效载荷的固有属性；所述跟瞄模型采用深度Q网络，输入为由误差四元数以及卫星在时间步长t时的角速度构成的一个7维状态，输出为一个3维的控制力矩组成的动作，T表示转置。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院国家空间科学中心 一种基于深度强化学习的卫星对运动目标跟瞄方法及系统

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