航天器集群控制与规划算法仿真验证平台设计*

高 雅，夏红伟，马广程，李旭东，孙浩然，马长波

(1.哈尔滨工业大学 航天学院· 哈尔滨·150001；2.上海航天控制技术研究所·上海·201109)

0 引 言

随着空间技术的发展，一些复杂的应用场景，比如太空中太阳能电池板等大型设备的组装，已经不能依靠单个航天器来完成，多航天器协同逐渐成为了解决这类空间任务的一种有效途径[1]。航天器集群作为一种新兴的多航天器协同模式，已经成为了分布式空间系统的重要研究方向。近些年来，针对智能集群的理论研究取得了巨大的进展，如人工势场法[2]、模糊思想[3]、仿生行为分析[4]等。然而，为验证集群智能算法的可行性与正确性，仅进行数学仿真是不够的，还需要通过全物理仿真试验来复现系统所处的真实环境，模拟真实的噪声、扰动等不确定因素。

气浮模拟器系统是一种航天器集群地面仿真试验平台，该平台可以为航天器集群控制算法的可行性与正确性提供一种有效的模拟、评测环境和手段。以色列工学院的分布式空间系统实验室设计了一个用于测试卫星集群飞行技术的试验平台，在通过3D打印生产的气浮机器人上配置了惯性单元、执行机构和控制器等设备，实现了集群行为的全物理仿真；由美国加利福尼亚理工学院喷气推进实验室开发的编队控制模拟器，包括了两套五自由度的模拟系统，模拟器上装有星敏感器、光纤陀螺、反作用轮、冷气体推进器以及嵌入式计算机，用于论证航天器集群的制导、控制算法、参数估计等[5]。……