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工学硕士学位论文

卫星编队任务规划管理分布仿真系统
设计实现

硕士研究生: 李白
导师: 王艳副教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 控制科学与工程
所在单位: 控制科学与工程系
答辩日期: 2006 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Master Degree in Engineering

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF
SOFTWARE ON MISSION
MANAGEMENT OF SATELLITES
FORMATION

Candidate: Li Bai
Supervisor: Associate Prof. Wang Yan
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Control Science and Engineering
Dept. of Control Science and
Affiliation:
Engineering
Date of Defence: June, 2006
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
随着空间技术的发展,现代小卫星正在日益走向成熟,必将在现代社会
中发挥出越来越大的作用。卫星编队飞行这一概念的提出,为小卫星开辟了
新的应用方向和发展空间,受到国内外学者的普遍关注。
论文基于卫星编队任务规划管理的理论研究,设计实现了任务管理规划
分布式仿真系统,对卫星编队飞行进行了有益的探索和研究。
本文先是研究了卫星编队任务规划管理的相关理论及体系结构。明确卫
星Agent定义并进一步探讨了基于Agent的单颗卫星及五颗卫星编队的自主控
制体系结构。重点研究了编队卫星任务管理以及任务的智能水平分级制度和
分级递阶管理结构,并分析了基于专家系统的故障诊断系统,为提高卫星
Agent学习性提出学徒学习机制和多策略学习机制相结合的途径。
然后从软件设计的角度详细阐述了卫星编队任务规划管理分布仿真软件
的设计及关键技术。在明确设计原则后给出模块化设计方案,根据Agent分
布式的特点,构建了六台PC组成的分布式仿真平台。设计星上时钟机制、
命令上传机制、用户界面处理等,实现了面向对象的卫星Agent软件仿真。
对任务管理器的任务执行规则进行分析,设计了任务规则数据库及任务分解
方案。在研究故障诊断规则自学习过程基础上,实现卫星Agent基于学徒机
制的自学习功能,并对姿控模块设计给出说明。基于上述设计用C#语言编
写了卫星编队任务管理规划分布仿真软件并采用OpenGL实现了可视化仿
真。
本文最后设计了仿真实验,给出实验过程并对实验结果进行理论分析,
实现了对卫星自主协同控制、编队任务协同管理以及学徒机制的自学习功能
的验证。

关键词卫星编队;Agent;自主协同控制;任务协同管理
- I -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
With the development of space technology, the technique of modern minisat
and microsat es more and more mature, which will definitely play an
important role in modern life. Satellites formation sets up a new direction of
application and provides space of development for it, and is widely concerned by
scholars all over the world.
On the basis of the theory of mission management of satellites formation, a
distributed simulation system for mission arrangem