面向载运系统制导与控制的凸优化研究综述

制导与控制（G&C）技术在载运系统的研发与运行中起着核心作用。计算制导与控制（CG&C）以及高效数值算法的出现，为在载具上求解复杂约束 G&C 问题开辟了巨大潜力，实现了更高水平的自主载运系统运行。特别是，基于凸优化的 G&C 多年来已显著成熟，且持续取得诸多进展，使得航空航天、汽车及其他领域中许多载运系统能够实时生成最优 G&C 解。本文综述了用于载运系统 G&C 的凸优化与凸化技术近期的主要进展，主要关注三个重要应用领域：1）用于动力下降制导、小天体着陆、交会与邻近操作、轨道转移、航天器重定向、空间机器人与操控、航天器编队飞行以及站位保持的航天器；2）包括高超声速/进入飞行器、导弹与弹丸、发射/上升飞行器以及低速飞行器的航空飞行器；3）地面车辆的运动控制与动力总成控制。全文绘制了阐释基本任务概念与场景的图示，并给出了总结关键问题、思路与方法间异同的表格。在可行处，我们提供了对比分析并揭示了不同应用间的相关性。最后，我们指出了开放挑战与问题，讨论了潜在机遇，并对未来研究方向提出建议。