袁 利

(1. 北京控制工程研究所，北京 100094； 2. 空间智能控制技术重点实验室，北京 100094)

0 引 言

当前，随着空间探索愈加活跃，航天器所需执行的空间任务也日趋复杂：日本隼鸟2号[1-3]和美国OSIRIS-Rex探测器[4-6]分别于2018年和2019年对先验知识较少的小行星实施了探测任务；用于深入研究火星内部的“洞察号”于2018年成功着陆于火星表面[7-8]；2020年“毅力号”探测器开始了其搜寻火星远古生命迹象、研究陨坑地质结构、采集并保存火星样本的火星之旅[9-11]；“凤凰计划”(Phoenix Project)[12]和“任务延寿飞行器”(MEV)[13]分别采用空间操控和自主交会对接的方式对即将退役的航天器实施在轨服务。

航天器在应对上述空间任务中的不确定性因素时，通常采用“地面测定轨+遥测下传→情况判定→决策规划→上注指令→在轨执行”的方式。这种“星地大回路”的控制方式存在窗口和弧段时空约束多、星地回路时间链条长、运维指控人为因素多等问题，无法针对不确定性进行实时决策，致使一些任务的执行过程并非一帆风顺：OSIRIS-Rex探测器在对小行星“贝努”着陆探测的过程中发现其地表情况复杂，并持续向外喷射高速颗粒羽流，导致OSIRIS-Rex无法按照预定计划实施着陆，研究人员不得不花费一年之久根据遥测信息重新规划着陆；“洞察号”利用热探测器执行自主钻地任务时，由于对火星地质实时信息感知和理解不足，造成钻头在距离地表30 cm处卡住，无法完成预定的探测任务。

另外，轨道空间日益拥挤、碰撞风险激增，太空竞争加剧、袭扰增多，给航天器任务执行带来了更多不确定性因素。……