【摘 要】
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随着航天科技的发展,太空探索的步伐越来越快,但同时太空竞争也变得越来越激烈,我国航天事业的发展尤为重要。在此背景下,研究太空领域攻防对抗问题具有重要的意义。特别是对抗双方的航天器都具有自主机动能力的轨道追逃问题更加契合未来的发展趋势。目前该领域大部分研究都是针对两航天追逃问题,但面对日益复杂的太空形势,未来的航天技术也必然更进一步,航天器间的对抗博弈也并不仅仅局限于两方之间,在实际的对抗应用中,航
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随着航天科技的发展,太空探索的步伐越来越快,但同时太空竞争也变得越来越激烈,我国航天事业的发展尤为重要。在此背景下,研究太空领域攻防对抗问题具有重要的意义。特别是对抗双方的航天器都具有自主机动能力的轨道追逃问题更加契合未来的发展趋势。目前该领域大部分研究都是针对两航天追逃问题,但面对日益复杂的太空形势,未来的航天技术也必然更进一步,航天器间的对抗博弈也并不仅仅局限于两方之间,在实际的对抗应用中,航天器追逃策略也将更加复杂且灵活多变,因此本文研究了多航天器追逃对抗策略问题。本文将航天器作质点化处理,不考虑航天器的姿态影响,针对连续小推力下两航天器的追逃对抗问题,通过引入虚拟参考星,创建了相对运动参考坐标系,推导出航天器的相对运动。航天器追逃问题实际是一个两方或多方通过自主控制而形成的连续性对抗问题,而微分对策恰好是一种连续性动态博弈。因此本文基于微分对策理论创建了“一对一”、“二追一逃”、“一追二逃”和“一追一逃一防”的航天器追逃策略模型,采用协同进化算法设计了相应的求解方案,并进行了算例仿真分析。通过不同的算例对比可知,“二追一逃”方式使得追逐航天器的拦截效果更加优异,其中有一个单独拦截目标失败的追逐航天器在此方案中起到了重要的干扰作用,提高了整体的拦截效率。逃逸航天器由于需要应对两个追逐航天器的机动策略作出机动选择,使其逃跑效率降低;对于“一追二逃”的方式,追逐航天器的机动策略受到两个逃逸航天器的干扰,使其追捕效率降低,从而在一定时间内未能拦截逃逸航天器,但当其中某一逃逸航天器处于相对不利地位时,会被成功拦截;“一追一逃一防”的方式是加入了保护逃逸航天器的防御航天器,形成了防御航天器在追逐航天器拦截逃逸航天器的时候对其进行反拦截过程,故追逐航天器需要考虑防御航天器的拦截策略,影响了其拦截效果。在此基础上设计一个闭环的三方互追的博弈方案,由于在一定时间内处于一种相互影响的状态,三者都没能成功拦截对方。对这四种追逃方式进行对比分析,验证了方法的可行性,本文的追逃方案对于太空攻防对抗具有实际意义。
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