文 献 综 述

一：库仑卫星编队

库仑力编队飞行是一个全新的相对运动控制概念，它在2002年被Lion B.King首先提出。库仑力编队飞行只应用静电力(库仑力)来控制编队飞行卫星系统结构的队形。早在 1966 年，已经有研究者对此展开工作研究并讨论了使用库仑力对膜帆结构进行充电来调整飞行姿态。但是这其中的库仑力只是用来调整膜帆结构，并没有实际地应用于卫星编队飞行。在这样的情况下，航天器通过电荷来控制，控制的方法是不断地发射带电粒子例如电子和离子。在真空中库仑力的大小反比于相对距离的平方。由于空间存在天然的电磁场，在地球同步静止轨道（GEO）的电磁场区域最适合库仑卫星编队形成稳定的编队构型，根据GEO轨道的德拜长度（衡量电磁场的度量），库仑力卫星之间可以形成相对距离不超过 100 米的近距离稳定编队构型。

其它有关近距离编队飞行技术的，比较新颖的有电力推进技术和电磁编队飞行。其中的电力推进技术是通过释放粒子获得动量来实现的。但是为了能够获得动量，它会在推进相反的方向产生高速的、大量的(对比于库仑力推进技术)离子羽状物。 如果这些排出的离子羽状物撞击到邻近的卫星。那么，他们很有可能扰乱其它卫星及卫星上零部件的正常工作。电磁编队飞行的技术是通过在每个卫星上产生电磁偶极从而产生卫星之间控制力和转矩。在这样的磁场和电磁卫星的环境中，也要使用方向轮来确定方向，以抵消补偿其他卫星通过磁场和扭矩对卫星本身产生的动量。

依靠静电库仑力进行卫星编队飞行的概念在近距离编队结构飞行的领域里是十分有价值的，原因有三个。首先，使用库仑力编队飞行的概念是通过带电卫星间的静电力来实现卫星之间相对运动的控制，并且完全不消耗燃料。最新一代使用库仑力的卫星系统能够实现有效提高库仑力的系统工作效率。其次，改进了效率后，对比于电力推进技术它能够提高 3-5 个数量级的效率。卫星系统只需要几瓦的电荷来运行，并且控制精度可以精确到毫秒级。最后，这个系统不产生腐蚀性的羽状物，从而大大减小了在深空轨道中运行的一些因执行任务带有敏感仪器卫星的破坏。这三点巨大的优势使得库仑力编队飞行概念成为一个在航天领域中，具有巨大研究价值的长期的研究课题。

二：编队卫星碰撞路径规划

卫星编队会导致关于潜在的卫星碰撞问题。因此在执行诸如密集编队和小卫星群飞行这样的近距离编队飞行任务时，难免会有碰撞的意外发生，这将造成巨大的损失，必须认真对待，进行讨论研究。数量很多的卫星编队在进行编队控制时，有时由于传感器发生故障，抑或防撞策略缺失都会带来碰撞问题。对于长时间的编队飞行任务，扰动的积累也会导致卫星碰撞问题的产生。卫星产生碰撞问题的原因有很多，这促使了科研人员对卫星防碰撞问题进行研究。

卫星编队碰撞规避控制是指如何在有障碍物的工作环境中，设计一条从起始点到终点的运动路径。使卫星在运动过程中能安全、无碰撞地绕过所有的障碍物，同时在某些特定情况下，实现编队卫星保持一定的队形去追踪目标．对于库伦卫星追踪系统而言，保持一定的队形和有效避开障碍物可以充分有效地利用库伦卫星完成任务，缩短执行任务的时间，降低系统的成本，提高系统的工作效率，充分获取当前的环境信息．在对抗性环境中能增强系统抵抗外界进攻的能力，提高系统鲁棒性，尤其是在军事领域有着广泛的应用，例如航天器、无人机的编队飞行、自主水下航行器的编队航行等．库仑卫星编队避障控制是库伦卫星协作技术中最基本和最重要的问题，而库仑卫星之间的协调运动能力又是完成诸如物体搬运、空间搜索和搜索救援等协作任务的保证。库仑卫星编队协作控制的复杂性使多智能体技术的广泛应用成为一项具有挑战性的课题．因此，设计一种合理、有效的编队避障规避算法对智能体技术的推广应用具有重要的理论及现实意义．

目前，对于库仑卫星编队避障控制的研究，文献中提出的方法主要分为基于行为法、领航者法、预测控制方法、势函数法等。其中，势函数法由于计算简单，实用性强，并且便于数学描述，所以在对目标追踪和障碍躲避中得到广泛应用，并取得良好效果．

参考文献