轨道追逃博弈建模与算法
定价：￥198.00
作者： 杨乐平等
出版时间：2026-08
出版社：科学出版社
- 科学出版社
- 9787030865410
- 1版
- B5
- 2026-08
作者简介
内容简介
本书聚焦航天器轨道追逃博弈这一前沿课题，构建了融合轨道力学机理、微分博弈理论与深度学习方法的研究内容框架。全书针对轨道博弈定性分析（态势评估与任务可行性分析）与定量计算（均衡求解与控制设计）两类问题开展研究，突出机理与数据的深度融合，注重理论严谨性、算法创新性与工程实用性的平衡。
目录
目录
序 1
前言 1
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 2
1.1.1 研究背景 2
1.1.2 研究意义 4
1.2 航天器追逃的概念内涵 5
1.3 相关领域国内外研究现状 7
1.3.1 微分博弈 8
1.3.2 航天器追逃 11
1.3.3 深度学习 16
1.4 研究思路与主要内容 23
1.4.1 基本研究思路 23
1.4.2 组织结构与主要内容 24
1.4.3 主要创新点 27
参考文献 28
第2章 航天器追逃理论框架 43
2.1 轨道力学背景 43
2.1.1 坐标系定义 44
2.1.2 航天器轨道动力学模型 49
2.2 航天器追逃数学模型 53
2.3 航天器追逃定性博弈 55
2.3.1 解的概念 55
2.3.2 解的构造 57
2.4 航天器追逃定量博弈 58
2.4.1 解的概念 58
2.4.2 解的构造 58
2.5 小结 63
参考文献 64
第3章 基于物理信息的轨道追逃评估深度学习框架 65
3.1 定性博弈模型 66
3.2 航天器追逃任务评估框架概述 66
3.3 问题重构 67
3.3.1 后向可达集 67
3.3.2 水平集方法 68
3.3.3 捕获区建模与HJI PDE 69
3.4 PDE求解 70
3.4.1 网格生成 70
3.4.2 基于CRNet的水平集代理模型 70
3.4.3 PDE的离散时空表示 71
3.4.4 Physics？informed损失函数设计 73
3.5 任务评估 74
3.6 仿真算例 74
3.6.1 场景设置 75
3.6.2 CRNet计算结果 77
3.6.3 任务评估 79
3.6.4 博弈启示 85
3.7 小结 88
参考文献 89
第4章 基于AutoDL的远距离追逃开环均衡快速求解方法 90
4.1 地心赤道坐标系下远距离追逃建模分析 91
4.1.1 远距离追逃定量博弈模型 91
4.1.2 初始协态归一化 92
4.2 求解开环均衡的传统深度学习方法 95
4.3 基于AutoDL的开环均衡快速求解方法 97
4.3.1 模型设计问题形式化描述 97
4.3.2 SMBO框架 98
4.3.3 基于SMBO的开环均衡求解流程 104
4.4 仿真算例 105
4.4.1 数据集生成 105
4.4.2 网络模型设计结果 106
4.4.3 方法性能对比 110
4.4.4 场景展示 111
4.5 小结 115
参考文献 116
第5章 基于神经重参数化的近距离追逃闭环均衡近似方法 117
5.1 LVLH坐标系下近距离追逃建模分析 118
5.1.1 近距离追逃定量博弈线性模型 118
5.1.2 终端协态归一化 119
5.1.3 博弈模型的参数化表达 121
5.2 开环均衡的传统计算流程 123
5.2.1 初值搜索 123
5.2.2 梯度迭代 123
5.3 近似闭环均衡的神经重参数方法 124
5.3.1 方法概述 124
5.3.2 重参数网络 125
5.3.3 博弈模型物理先验 126
5.3.4 Physics？informed损失函数设计 128
5.4 仿真算例 129
5.4.1 算例设置 129
5.4.2 仿真结果 130
5.5 小结 143
参考文献 143
第6章 基于DRPM的近距离追逃闭环均衡近似方法 145
6.1 椭圆轨道近距离追逃建模分析 146
6.2 Radau伪谱法 148
6.2.1 离散原理 148
6.2.2 问题重构 151
6.2.3 hp自适应策略 154
6.3 基于DRPM的闭环均衡近似方法 156
6.3.1 方法概述 156
6.3.2 数据准备 158
6.3.3 DNN拟合映射 159
6.3.4 NLP解算 161
6.4 仿真算例 163
6.4.1 算例设置 163
6.4.2 网络训练与优化 165
6.4.3 方法性能对比 167
6.4.4 场景展示 168
6.4.5 真近点角对追逃时间的影响分析 177
6.5 小结 179
参考文献 179
第7章 基于PINN的近距离追逃闭环均衡求解方法 181
7.1 视线旋转坐标系下近距离追逃建模分析 182
7.1.1 近距离追逃定量博弈模型 182
7.1.2 闭环控制函数隐式解 183
7.1.3 HJI PDE构建与均衡求解 186
7.2 PINN算法 186
7.3 基于PINN的闭环均衡求解方法 187
7.3.1 采样细分 187
7.3.2 Physics？informed损失函数设计 188
7.3.3 闭环控制函数与均衡轨迹生成 189
7.4 仿真算例 190
7.4.1 博弈场景通用参数配置 190
7.4.2 推力构型Ⅰ：无约束情况 191
7.4.3 推力构型Ⅱ：各方向机动能力有限 201
7.4.4 推力构型Ⅲ：总机动能力有限 202
7.5 小结 220
参考文献 221
第8章 总结与展望 222
8.1 主要工作及结论 222
8.2 未来研究展望 224
序 1
前言 1
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 2
1.1.1 研究背景 2
1.1.2 研究意义 4
1.2 航天器追逃的概念内涵 5
1.3 相关领域国内外研究现状 7
1.3.1 微分博弈 8
1.3.2 航天器追逃 11
1.3.3 深度学习 16
1.4 研究思路与主要内容 23
1.4.1 基本研究思路 23
1.4.2 组织结构与主要内容 24
1.4.3 主要创新点 27
参考文献 28
第2章 航天器追逃理论框架 43
2.1 轨道力学背景 43
2.1.1 坐标系定义 44
2.1.2 航天器轨道动力学模型 49
2.2 航天器追逃数学模型 53
2.3 航天器追逃定性博弈 55
2.3.1 解的概念 55
2.3.2 解的构造 57
2.4 航天器追逃定量博弈 58
2.4.1 解的概念 58
2.4.2 解的构造 58
2.5 小结 63
参考文献 64
第3章 基于物理信息的轨道追逃评估深度学习框架 65
3.1 定性博弈模型 66
3.2 航天器追逃任务评估框架概述 66
3.3 问题重构 67
3.3.1 后向可达集 67
3.3.2 水平集方法 68
3.3.3 捕获区建模与HJI PDE 69
3.4 PDE求解 70
3.4.1 网格生成 70
3.4.2 基于CRNet的水平集代理模型 70
3.4.3 PDE的离散时空表示 71
3.4.4 Physics？informed损失函数设计 73
3.5 任务评估 74
3.6 仿真算例 74
3.6.1 场景设置 75
3.6.2 CRNet计算结果 77
3.6.3 任务评估 79
3.6.4 博弈启示 85
3.7 小结 88
参考文献 89
第4章 基于AutoDL的远距离追逃开环均衡快速求解方法 90
4.1 地心赤道坐标系下远距离追逃建模分析 91
4.1.1 远距离追逃定量博弈模型 91
4.1.2 初始协态归一化 92
4.2 求解开环均衡的传统深度学习方法 95
4.3 基于AutoDL的开环均衡快速求解方法 97
4.3.1 模型设计问题形式化描述 97
4.3.2 SMBO框架 98
4.3.3 基于SMBO的开环均衡求解流程 104
4.4 仿真算例 105
4.4.1 数据集生成 105
4.4.2 网络模型设计结果 106
4.4.3 方法性能对比 110
4.4.4 场景展示 111
4.5 小结 115
参考文献 116
第5章 基于神经重参数化的近距离追逃闭环均衡近似方法 117
5.1 LVLH坐标系下近距离追逃建模分析 118
5.1.1 近距离追逃定量博弈线性模型 118
5.1.2 终端协态归一化 119
5.1.3 博弈模型的参数化表达 121
5.2 开环均衡的传统计算流程 123
5.2.1 初值搜索 123
5.2.2 梯度迭代 123
5.3 近似闭环均衡的神经重参数方法 124
5.3.1 方法概述 124
5.3.2 重参数网络 125
5.3.3 博弈模型物理先验 126
5.3.4 Physics？informed损失函数设计 128
5.4 仿真算例 129
5.4.1 算例设置 129
5.4.2 仿真结果 130
5.5 小结 143
参考文献 143
第6章 基于DRPM的近距离追逃闭环均衡近似方法 145
6.1 椭圆轨道近距离追逃建模分析 146
6.2 Radau伪谱法 148
6.2.1 离散原理 148
6.2.2 问题重构 151
6.2.3 hp自适应策略 154
6.3 基于DRPM的闭环均衡近似方法 156
6.3.1 方法概述 156
6.3.2 数据准备 158
6.3.3 DNN拟合映射 159
6.3.4 NLP解算 161
6.4 仿真算例 163
6.4.1 算例设置 163
6.4.2 网络训练与优化 165
6.4.3 方法性能对比 167
6.4.4 场景展示 168
6.4.5 真近点角对追逃时间的影响分析 177
6.5 小结 179
参考文献 179
第7章 基于PINN的近距离追逃闭环均衡求解方法 181
7.1 视线旋转坐标系下近距离追逃建模分析 182
7.1.1 近距离追逃定量博弈模型 182
7.1.2 闭环控制函数隐式解 183
7.1.3 HJI PDE构建与均衡求解 186
7.2 PINN算法 186
7.3 基于PINN的闭环均衡求解方法 187
7.3.1 采样细分 187
7.3.2 Physics？informed损失函数设计 188
7.3.3 闭环控制函数与均衡轨迹生成 189
7.4 仿真算例 190
7.4.1 博弈场景通用参数配置 190
7.4.2 推力构型Ⅰ：无约束情况 191
7.4.3 推力构型Ⅱ：各方向机动能力有限 201
7.4.4 推力构型Ⅲ：总机动能力有限 202
7.5 小结 220
参考文献 221
第8章 总结与展望 222
8.1 主要工作及结论 222
8.2 未来研究展望 224
