Optimization for Multitarget, Multispacecraft Impulsive Rendezvous Considering J2 Perturbation

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作者
Shiyu Chen,Fanghua Jiang,Haiyang Li,Hexi Baoyin
出处
期刊:Journal of Guidance Control and Dynamics [American Institute of Aeronautics and Astronautics]
卷期号:44 (10): 1811-1822 被引量:18
标识
DOI:10.2514/1.g005602
摘要

Optimization for active debris removal using multiple spacecraft is investigated. The main challenge is to determine the rendezvous sequences of the targets considering the perturbation, which is a large-scale dynamic combinatorial optimization problem. A framework to solve this problem is presented. First, a semi-analytical method of fast estimation for characteristic velocity is proposed to help construct the sequences. The -medoid method is applied to distribute all the targets to multiple spacecraft so that each spacecraft can remove as many targets as possible with limited propellant. Given a distribution of targets, the sequences for each spacecraft are searched separately; thus the original combinatorial optimization problem is split into multiple small-scale ones that can be efficiently solved by tree search algorithms. An evolutionary algorithm nested with a tree search algorithm is proposed to improve the distribution of the targets, so that the spacecraft can remove all the targets with a low cost. Then optimal sequences are further searched using an ant colony optimization algorithm, and the rendezvous epochs are refined by a nonlinear programming algorithm. The efficiency of these methods is demonstrated by two scenarios of active debris removal.
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