Clohessy-Wiltshire-Hill动力学下的快速、安全且推进剂高效的航天器轨迹规划
系统与控制
2016-11-17 v1
摘要
本文提出一种基于采样的运动规划算法，用于近圆轨道中实时且推进剂优化的自主航天器轨迹生成。具体地，本文将机器人运动规划领域最近的算法进展应用于在Clohessy-Wiltshire-Hill (CWH)动力学模型下的脉冲驱动、推进剂优化的交会和邻近操作问题。该方法调用修改版的快速行进树（FMT*）算法，在一组确定性的低离散度样本点（覆盖自由状态空间）上生长一组可行轨迹。为了加强安全性，树仅在主动安全样本的子集上生长，从这些样本存在可行的单脉冲碰撞避免机动，可在给定潜在推力器故障集合下沿其滑行弧安全地圆化航天器轨道。所提算法的关键特征包括：(i) 轨迹安全性和性能的理论保证，(ii) 适于实时实现，以及(iii) 通用性，即可以直接处理一大类约束。因此，所提算法具有广泛应用潜力，从在轨卫星服务到轨道碎片清除和自主巡检任务。
引用
@article{arxiv.1601.00042,
title = {Fast, Safe, and Propellant-Efficient Spacecraft Planning under Clohessy-Wiltshire-Hill Dynamics},
author = {Joseph A. Starek and Edward Schmerling and Gabriel D. Maher and Brent W. Barbee and Marco Pavone},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.00042},
year = {2016}
}
备注
Submitted to the AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics (JGCD) special issue entitled "Computational Guidance and Control". This submission is the journal version corresponding to the conference manuscript "Real-Time, Propellant-Efficient Spacecraft Planning under Clohessy-Wiltshire-Hill Dynamics" accepted to the 2016 IEEE Aerospace Conference in Big Sky, MT, USA