● 摘要
多个航天器组成的“大系统”具有高度的灵活性而具有广阔的应用空间。而编队飞行的自主轨控策略是“大系统”完成各种复杂任务的关键和前提。针对航天器硬件性能较弱的特点，本文提出了一种自主轨控策略。在策略的基础框架下，控制器发出的指令都在RAM内动态循环并更新，尽量避免占用星上的稀缺的硬件资源，同时也不改变原有的控制软件架构，同时自主轨控策略基于轨道预报模块提前产生各种轨控指令，为姿态机动和其他部件的调整提供充足的时间准备。
编队内卫星自主轨控的前提是其具有相对导航的模块，针对EKF滤波器需要对方程线性化带来较大的误差，同时为消除短周期项的影响，本文设计了以状态量为平均轨道根数的UKF滤波算法。并结合自主轨控策略建立联合仿真平台。
轨控后，由于状态突然改变，滤波器发散并再收敛，如果此时滤波器的输出直接送入控制器，必然导致指令错误，甚至危及编队安全。针对此现象，本文提出轨控后8000s内，导航模块不输出，并且使用轨控的脉冲矢量和轨控时刻的航天器的位置和速度，重新更新滤波器的初值，加速其收敛，确保8000s后滤波器输出值是收敛的，保证控制器的正常工作。
然后，基于编队飞行的卫星有可能发生碰撞的情况，设置规避碰撞的最小距离为500m作为阈值。并研究了基于规避碰撞风险的重构策略设计，通过设计中间构型来满足要求。
最后以在轨服务模块辅助主航天器完成空间环境科学考察、碎片预警为例，以相对导航和自主轨控策略联合仿真平台进行编队飞行的构型维持和重构的仿真验证。