题目：空间对接绕飞段导航引导与控制

研究空间对接绕飞段的信息获取和追踪器轨道控制问题。基于绕飞段对接系统任务要求和绕飞特点，设计了用于追踪器进行空间定位的合作标志及相应的编码方法，并研究了标识图成像区域的选取原则和中心点定位方法。由于空间对接绕飞段中两航天器相对位置较远、相对姿态较大，传统TRIAD算法无法正确反映沿航天器体轴方向的旋转且因构造的向量大小悬殊易造成大的计算舍入误差甚至导致结果错误。针对该问题，对TRIAD算法进行改进，提高了求解相对姿态角的精度，并解决了大姿态角求解问题。为进一步解决目前成像测量方法的多值性和近似假设问题，基于光学成像原理和坐标系变换，推导了标识点在目标器坐标系中的坐标与其像点坐标之间的关系；建立了含有相对位姿参数和标识点在相机视线方向坐标的非线性方程组；证明了至少需要且只需要三个非共线的标识点即可唯一确定相对位置和姿态。推导和计算过程没有进行任何假设和简化，提高了测量精度，计算结果唯一，适用范围广。为说明相对位姿偏差对标识图成像的影响，对CCD相机成像进行了数字仿真。绕飞段追踪器需围绕目标器进行等距绕飞并最终到达目标器上对接面的正前方。追踪器的绕飞轨线控制问题是系统状态大范围转移问题，不同于系统稳定状态调节控制。采用一种新的非线性控制思路设计了指令轨线和调控系统，能够有效解决追踪器沿预定轨迹运行问题。