基于可达性的安全起始区域：用于在旋转视线约束下接近翻滚目标

本文提出了一种可达性感知的制导架构，用于在旋转视线（LOS）对接走廊约束下自主接近翻滚的非合作目标。LOS 允许集随目标本体坐标系旋转，在追踪器的相对坐标中产生时变多面体约束。通过两个保守准则构建安全起始区域：(i) 方向性逐约束侵蚀，即推力能够阻止旋转引起的漂移之前所消耗的裕度，以及 (ii) 同步范围界限 $r < 2a_{\max}/\omega_t^2$，确保追踪器能够消除表观旋转速度而不会过冲保持点。闭环制导使用具有 Clohessy-Wiltshire-Hill (CWH) 预测动力学和显式 LOS 走廊约束的滚动时域 MPC 控制器。真实传播使用精确的离散 CWH 状态转移矩阵并进行子步进，因此可行性声明在物理上是诚实的：未应用参考混合或状态投影。三区域跟踪律管理从远距离惯性接近到本体坐标系共旋转和同步保持的过渡。解析安全起始区域与四种标准可达性引擎（后向和前向多面体可达集、Hamilton-Jacobi 水平集和闭环蒙特卡洛）进行了基准测试：闭式准则比 Hamilton-Jacobi 可达性快 250 倍，同时在 500 例扫描中预测闭环可行性的精度为 0.80，召回率为 0.91。残余的 6% 误报率和与 Hamilton-Jacobi 的 IoU 差距量化了一个结构性质：同步集（到达和共旋转）是位置可达集的严格子集，差距随翻滚速率增大而扩大。因此，解析界限是在 Hamilton-Jacobi 计算代价过高时，用于机载继续/放弃决策的可靠内部证书。