[发明专利]航天器模型预测控制方法、装置及存储介质

说明书

本申请提供一种航天器模型预测控制方法、装置及存储介质，能够解决现有技术中航天器在博弈对抗过程中通信容易受到攻击的问题，从而提供一种鲁棒模型预测控制算法，可以防御欺骗攻击，保证航天器的正常在轨运行。该方法包括：获取航天器在受到欺骗攻击下的姿态动力学状态空间表达式；基于航天器在受到欺骗攻击下的姿态动力学状态空间表达式，获取航天器的状态量安全域约束边界和控制量安全域约束边界；在所述状态量安全域约束边界和所述控制量安全域约束边界下，建立鲁棒模型以获取控制量。

技术领域

本申请涉及航天器控制技术领域，尤其涉及一种航天器模型预测控制方法、装置及存储介质。

背景技术

由于空间博弈对抗，航天器通信网络来具有受到攻击的风险，其中比较常见的是欺骗攻击和DoS攻击。DoS攻击是通过阻断信道中信号的传播来完成攻击目的。与DoS攻击相比，欺骗攻击更隐蔽，可以在不触发任何警报的情况下危害航天器控制系统，因此需要重点研究航天器控制过程中的欺骗攻击防御方法。

此外，航天器本身结构复杂，且受到各种外界因素影响。当前许多研究工作基本只针对某种形式的扰动进行抑制，这与实际情况存在差距。因此需要一种能够处理多形式扰动的算法。另外，航天器由于受自身设备或所执行任务要求的限制，对控制算法的设计要求苛刻。通常这些限制体现在航天器的速度限制、姿态限制以及燃料限制等。这些限制通常以状态约束或者输入约束的形式存在。现在技术中，对多种约束下的航天器控制算法基本没有。因此，设计一种能够处理各种约束的控制算法也是必要的。

发明内容

本申请实施例提供一种航天器模型预测控制方法、装置及存储介质，能够解决现有技术中航天器在博弈对抗过程中通信容易受到攻击的问题，从而提供一种鲁棒模型预测控制算法，可以防御欺骗攻击，保证航天器的正常在轨运行。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种通信方法。该通信方法包括：

获取航天器在受到欺骗攻击下的姿态动力学状态空间表达式；

基于航天器在受到欺骗攻击下的姿态动力学状态空间表达式，获取航天器的状态量安全域约束边界和控制量安全域约束边界；

在所述状态量安全域约束边界和所述控制量安全域约束边界下，建立鲁棒模型以获取控制量。

可选地，所述获取航天器在受到欺骗攻击下的姿态动力学状态空间表达式，包括：

获取航天器的姿态动力学状态空间表达式；

建立欺骗攻击通用模型；

基于所述姿态动力学状态空间表达式和所述欺骗攻击通用模型，获取航天器在受到欺骗攻击下的姿态动力学状态空间表达式。

可选地，所述获取航天器的姿态动力学状态空间表达式，包括：

建立航天器的姿态动力学状态空间方程，其表达式为：

x_k+1＝Ax_k+Bu_k+Gω_k

获取航天器受到的控制量约束；所述控制量约束满足以下集合：

u_k∈U

其中，x_k为状态量，u_k为航天器鲁棒控制量，ω_k为范数有界扰动且满足为已知值；U为原始的控制量约束，是紧凑的集合；A和B为系统参数矩阵，G为扰动矩阵。

可选地，所述建立欺骗攻击通用模型，包括：

根据传感器到控制器通道上的欺骗攻击信号，获取控制器接收到受欺骗攻击后的第一信号；