方法说明
交互演示背后的问题、方法与评估口径。下文四段只讲方法本身,不含新的结论。
问题
低轨上的航天器可能在一两个轨道周期内连续遭遇多次交会。每次规避都要消耗推进剂、并改变自身轨道,让后面几次交会的几何关系一起前移。把每次交会当成独立事件、逐次求解脉冲规避,常见的结局是到第三、第四次交会时已经没有燃料可用。
方法
我们把"多级交会下的连续小推力规避"建模为带安全约束的马尔可夫决策过程:状态是主星与全部碎片的轨道根数及相对几何,动作是每个控制周期的三轴速度增量。
策略网络采用集合注意力结构——每颗碎片先独立编码,再通过 Transformer 让碎片之间互相"看见",最后用威胁聚焦池化把权重集中到最危险的几个目标上。因此同一套参数可以处理 1 到 10 颗碎片,不需要按碎片数量重新训练。
训练采用安全强化学习:碰撞概率作为约束而不是奖励,用拉格朗日乘子自适应调节;同时接入 SOCP 专家解做方向锚定与动作屏蔽,避免训练早期的探索把策略带偏。
与 SOCP 专家的关系
SOCP 专家把连续推力规避写成凸优化问题(走廊约束 + 松弛),在给定时间网格上一次求解,得到全局最优的开环推力序列,代价是求解时间随碎片数增长(本机 1 颗约 6 秒,3 颗约 80 秒)。策略网络则每个控制周期闭环决策,单次前向约 8 毫秒。
两者不是替代关系:专家提供可验证的基准,网络提供可实时部署的闭环能力。本演示把两者并列展示。
怎么看这个演示
蓝色是策略网络的闭环轨迹,灰色虚线是不做机动的轨迹,橙色是 SOCP 专家解。时间轴上的刻度是每次交会的时刻(TCA)。