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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种面向航天器光学成像博弈的单步预测规避轨迹规划方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118439189B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410624109.6，技术领域涉及：B64G1/24；该发明授权一种面向航天器光学成像博弈的单步预测规避轨迹规划方法是由杨彬;李爽;徐源景;姚子源;黄旭星设计研发完成，并于2024-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向航天器光学成像博弈的单步预测规避轨迹规划方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种面向航天器光学成像博弈的单步预测规避轨迹规划方法，该方法包括如下步骤：针对图中描述的光学成像博弈规避策略优化问题，构建一种双层优化架构。首先，在上层优化中以规避星角度进行规避策略优化，计算规避后的有效成像时长与轨位约束惩罚项，并且以下层优化形式预测成像星的未来策略，预估其速度增量消耗，以计算自身规避机动产生的费效比。最终计算有效成像时长、惩罚项与费效比加权和，得到适应度函数，并以遗传算法进行迭代寻优计算，获得基于单步预测的规避策略。本发明在弥补现有文献中光学成像规避策略相关研究缺失同时，解决了单边优化在长期博弈过程中最优性缺失的问题。

本发明授权一种面向航天器光学成像博弈的单步预测规避轨迹规划方法在权利要求书中公布了：1.一种面向航天器光学成像博弈的单步预测规避轨迹规划方法，其特征在于，包括步骤如下： 所述规划方法包括上层优化与下层优化两部分，上层为自身策略的优化，下层为对于目标策略的预测； 步骤一：基于遗传算法，定义优化变量与适应度函数，求解规避星的脉冲机动光学博弈规避策略优化问题，所述优化变量选择为规避星的脉冲机动等待时间与脉冲机动速度矢量；对成像星与规避星动力学演化至任务结束时间，并进行均匀取点获得轨道信息，计算任务时间内满足光学成像约束条件的总时间Ts，判断规避星任务时间T内是否违反轨位约束，计算惩罚项Jp； 由最小速度增量消耗，计算费效比η；将总时间Ts，惩罚项Jp和费效比η加权求和，作为适应度函数，调用遗传算法进行优化变量寻优计算，得到单步预测规避轨迹； 步骤二：基于序列二次规划算法，求解成像星的脉冲机动光学博弈成像策略优化问题，定义成像星的光学成像机动模式为飞越目标光学成像有效范围中心，设其到中心的转移时间为优化变量，求解兰伯特问题获得成像星的脉冲速度增量矢量，并以成像星最小燃料消耗为最小化性能指标；将成像星最小燃料消耗返回给步骤一中； 所述步骤一具体包括： 设定成像星和规避星的初始轨道状态分别为Xp0＝[rp0,vp0]和Xe0＝[re0,ve0]，成像星初始轨道经过规避星的光学成像范围； 将Xp0＝[rp0,vp0]和Xe0＝[re0,ve0]作为输入，调用遗传算法获得规避星的规避策略，也即规避的时间与脉冲机动速度增量； 在遗传算法框架中，设定规避星通过单次脉冲机动进行规避，定义优化变量为规避星的脉冲机动等待时间tw与脉冲机动速度矢量dv： 其中△ve为速度增量幅值，α,β为速度方向角，则优化变量y＝[tw,dv,α,β]； 设定动力学演化方式为脉冲机动二体动力学，根据初始状态和脉冲机动将成像星与规避星状态演化到任务结束时刻，并进行均匀取点获得轨道信息； 设定光学成像约束由以下两部分组成： 阳光角：设定阳光角为相机成像时视线顺着太阳光线去观察目标，则阳光角θ在设定范围内，即 θl≤θ≤θu； 式中，θl为阳光角约束的下界，θu为阳光角约束的上界； 距离约束：所述距离约束r为相机对物体成像时，物距保持在设定的范围内，即 rl≤r≤ru； 式中，rl为视线距约束的下界，ru为视线距约束的上界； 满足光学成像约束的时长的计算公式为： 式中，Ts为满足光学成像约束的总时间，t0为初始时刻，T为任务时间，k＝1,2代表光学成像约束的序号，Sk为对应序号约束的开关函数： 式中，c1＝r，c1,l、c1,u分别为距离约束中视线距约束的下界和上界；c2＝θ，c2,l、c2,u分别为阳光角约束的下界和上界； 规避星在规避成像的同时，满足设定的轨位约束： |△λ|≤△λu； 其中|△λ|为经度变化值，λu为经度变化容许上界；构造惩罚函数Jp： 根据所述轨道信息，采用序列二次规划算法求解优化问题，得到预测成像星重新成像所需的最小燃耗△vpmin，由此计算费效比η： 将Ts，Jp和η加权求和计算适应度函数： F＝ω1η+ω2Ts+ω3Jp 式中，F为适应度函数值，ω1,ω2为权重系数，ω3为惩罚项的权重系数，规避星的脉冲机动光学博弈规避策略优化问题建模如下： 采用遗传算法对于上述优化问题进行求解，获得令F取极小值的优化变量y＝[tw,dv,α,β]，即获得单步预测规避轨迹； 所述步骤二具体包括： 将所述轨道信息作为输入，采用序列二次规划算法求解优化问题，对于成像星的重新成像策略进行单步预测： 设定成像星的机动模式为：将在规避星机动后，以兰伯特机动飞越规避星的光学成像有效范围的中心，重新进行光学成像，以兰伯特机动的转移时间ttran为优化变量，从轨道信息中获得成像星在tw时刻状态Xptw＝[rptw,vptw]与规避星在tw+ttran时刻的状态Xetw+ttran＝[retw+ttran,vetw+ttran]，式中，X为状态矢量；r，v分别为位置与速度矢量；下标e与p分别代指规避星与成像星； 计算在tw+ttran时刻的单位阳光矢量rs，获得tw+ttran时刻规避星光学成像中心位置矢量rc＝retw+ttran-rl+ru·rs2，式中rc为规避星光学成像中心位置矢量； 求解计算兰伯特问题： V1＝Lambertretw,rc,ttran 式中，V1为成像星在t+ttran时应有的速度，Lambert·为兰伯特计算函数； 计算得出其脉冲机动速度增量矢量为： △vp＝V1-vptw 计算其速度增量消耗△vp＝||△vp||，以△vp为最小化性能指标，采用序列二次规划方法进行优化，得到预测所得的成像星最小燃料消耗△vpmin，将成像星最小燃料消耗返回给步骤一中。

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