题目：航天器轨迹安全与碰撞规避研究

在交会对接近距离导引段，追踪航天器采用自主导引方式逼近目标航天器，两个航天器通常处于同一轨道面上，相距很近，相对运动轨迹与设计轨迹的任何偏离都有可能导致两个航天器发生碰撞，从而导致严重的后果。本文以交会对接近距离导引段为研究背景，对常值推力作用下两个航天器之间的碰撞规避、追踪航天器围绕目标航天器进行绕飞、对接以及撤离时的轨迹安全等关键技术进行了系统研究。主要贡献如下：(1) 针对近距离导引段追踪航天器与目标航天器有可能发生碰撞的问题，研究了常值推力作用下的碰撞规避。基于航天器间相对位置的双目视觉测量，提出了追踪航天器和目标航天器的球形安全区域的定义方法和两航天器间碰撞可能性的判据。在常值推力作用下，分别给出了追踪航天器在发动机正常工作和一个发动机失效情况下的主动碰撞规避机动切换控制方法。(2) 针对近距离导引段追踪航天器确定对接走廊时可能需要围绕目标航天器进行绕飞的问题，研究了常值推力作用下追踪航天器沿设计轨迹进行快速绕飞运动。基于航天器间相对位置的单目视觉测量，提出了追踪航天器在共轨调整阶段和快速绕飞阶段的目标机动位置确定方法。在等时间区间划分的基础上，给出了追踪航天器在常值推力作用下围绕目标航天器进行快速绕飞机动的切换控制方法。(3) 针对追踪航天器在交会对接段要求燃料最优的特点，研究了常值推力作用下追踪航天器与目标航天器的交会对接。在等时间区间划分的基础上，提出了追踪航天器在快速绕飞阶段和最终逼近阶段发动机工作时间区间的确定方法。基于连续遗传算法，给出了追踪航天器在常值推力作用下与目标航天器进行交会对接的燃料最优的切换控制方法。(4) 针对追踪航天器在与目标航天器对接后可以沿不同方向进行撤离的特点，研究了视域和安全距离约束条件下追踪航天器与目标航天器的常值推力撤离机动。基于航天器间相对位置的双目视觉测量，提出了追踪航天器和目标航天器的撤离时球形安全区域的定义方法。在常值推力作用下，分别给出了追踪航天器沿-V-bar方向和R-bar 方向与目标航天器撤离的切换控制方法。