고래 최적화 알고리즘을 이용한 랑데부 궤도 최적화

심은송; 김해동; 이선호

doi:10.5139/JKSAS.2023.51.1.67

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자료유형: 학술저널

저자정보: 심은송 (University of Science and Technology) 김해동 (Gyeongsang National University) 이선호 (Korea Aerospace Research Institute)

저널정보: 한국항공우주학회 한국항공우주학회지 한국항공우주학회지 제51권 제1호

발행연도: 2023.1

수록면: 67 - 74 (8page)

DOI: 10.5139/JKSAS.2023.51.1.67

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2023

고래 최적화 알고리즘을 이용한 랑데부 궤도 최적화

심은송 2023.01 학위논문

고래 최적화 알고리즘을 이용한 랑데부 궤도 최적화

심은송 , 김해동 , 이선호 한국항공우주학회지 2023.01 학술저널

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랑데부 궤도 최적화는 랑데부 임무에서 우주비행체의 연료 소모를 최소화하기 위해 필수적으로 수행되어야 한다. 하지만, 높은 비선형성과 비연속성을 가지는 랑데부 궤도방정식으로 인해 최적 해를 찾기 위해선 높은 성능의 최적화 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 고래 최적화 알고리즘을 이용한 서로 다른 궤도상에 있는 두 우주비행체의 랑데부 최적화 방법을 제안한다. 원 궤도나 공면 궤도와 같은 제한된 궤도가 아닌 일반적인 궤도에도 적용할 수 있도록 범용 변수를 도입하여 케플러 문제와 램버트 문제를 정리한다. 고래 최적화 알고리즘을 이용하여 얻는 이점을 검증하기 위해 랑데부 수치 시뮬레이션을 수행하며, 시뮬레이션 결과를 유전 알고리즘과 입자 군집 최적화를 이용해 얻은 결과와 비교 분석한다. 비교 결과, 랑데부 최적화 문제에서 고래 최적화 알고리즘이 효과적으로 전역 해를 찾음을 확인하였으며, 이는 본 논문에서 제안한 방법이 랑데부 임무에서 우주비행체의 연료 최소화 문제에 매우 효과적임을 보여준다.

#Rendezvous Orbit(랑데부 궤도) #Globally Optimal Solution(전역 최적해) #Whale Optimization Algorithm(고래 최적화 알고리즘)

참고문헌 (15)

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Friend, R. B., “Orbital express program summary and mission overview,” Sensors and System for Space Applications Ⅱ, SPIE, Vol. 6958, 2008, pp. 11~21.

Redd, N. T., “Bringing satellites back from the dead: Mission extension vehicles give defunct spacecraft a new lease on life-[News],” IEEE Spectrum, Vol. 57, No. 8, 2020, pp. 6~7.

Prussing, J. E., “A Class of Optimal Two-Impulse Rendezvous Using Multiple-Revolution Lambert Solutions,” Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 48, No. 3, 2000, pp. 131~146.

Shen, H. and Panagiotis, T., “Optimal Two-Impulse Rendezvous Between Two Circular Orbits Using Multiple-Revolution Lambert’s Solutions,” AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, 2002, p. 4844.

Zhang, G., Zhou, D. and Mortari, D., “Optimal Two-Impulse Rendezvous Using Constrained multiplerevolution Lambert Solutions,” Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, Vol. 110, No. 4, 2011, pp. 305~317.

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