利用周期性自然运动轨迹与不变性的约束航天器相对运动规划

航天器相对运动规划涉及相对于标称目标进行机动设计与执行。这类机动常用于交会对接、卫星检查与编队飞行等任务，其中必须避开代表航天器或其他障碍物的禁飞区。这些禁飞区的存在导致了必须满足的非线性与非凸约束。本文提出了一种具有避障与推力约束的航天器相对运动规划新方法。该方法基于对闭合（周期性）自然运动轨迹虚拟网络进行图搜索，其中自然运动轨迹代表虚拟网络节点（顶点），邻接与连接信息由围绕每条轨迹构建的安全正不变管定义的条件确定。这些条件保证了从一条自然运动轨迹到另一条自然运动轨迹的转移可以在不违反约束的情况下完成。所提方法改进了先前基于强制平衡点方法的灵活性，并在降低燃料消耗与被动安全性方面具有其他优势。由此产生的机动，若在轨规划，可直接执行；若在地面规划，则可用于热启动轨迹优化器以进一步改进。