航天器远程自主交会方法

\"本书入选国家出版基金项目，作者已提供本单位的保密审查，不存在意识形态问题。 航天器交会对接技术是当今航天领域最为复杂的技术之一，是实现空间站组建、空间往返运输、天体采样返回、载人登月、载人登火星、空间救援、在轨服务等航天任务的必要技术手段。随着人类探索太空的脚步不断前进，交会对接技术将发挥越来越重要的作用。 本书以近圆轨道航天器交会调相策略为主要研究对象，首先系统介绍了航天器的轨道动力学模型，给出经典轨道要素和无奇异轨道要素的轨道摄动模型，并从脉冲推力、连续推力、小推力三个方面对轨道转移交会的动力学问题进行分析，之后重点介绍了航天器自主交会调相制导、时间最优以及燃料最优静止轨道交会、考虑摄动的静止轨道多目标交会优化等问题的解决方案，最后总结了在轨服务新场景下航天器远程自主交会对接任务的分析与设计。\"

张景瑞，北京理工大学教授、博士生导师，2018年度国家杰出青年科学基金获得者，兼任中国自动化学会空间及运动体控制专业委员会委员、中国力学学会动力学与控制专业委员会委员、中国振动工程学会非线性振动专业委员会委员；先后受邀担任宇航领域著名期刊Acta Astronautica客座主编，及国际期刊JSASS和IJALS的编委。主要研究航天器姿态控制能力、对轨道的制导、导航控制能力，以及在轨服务等方面的关键问题，在宇航类国际权威期刊发表SCI论文60余篇，授权发明专利20余项；先后主持了多项国家自然科学基金委项目、863项目及院所合作项目；先后获得北京市科技新星计划、北京市优秀人才培养资助计划等支持，以及“北京青年科技奖”、“全国优秀科技工作者”等奖励。

第1章 绪论 1.1 交会对接的基本概念 1.1.1 交会对接飞行阶段划分 1.1.2 交会对接的约束和条件 1.2 航天器自主交会任务历史发展 1.2.1 国外交会对接技术发展和现状 1.2.2 我国交会对接技术发展 1.2.3 在轨服务领域中自主交会的应用 1.3 航天器远程自主交会方法现状及趋势 1.3.1 远距离导引变轨策略 1.3.2 航天器定点位置调整方法 1.3.3 自主交会轨迹优化 1.3.4 多目标交会优化方法 1.4 本书主要内容 第2章 航天器轨道运动方程 2.1 航天器质心运动方程 2.1.1 坐标系与变量定义 2.1.2 不同坐标系下航天器质心运动的动力学方程 2.2 Kepler轨道方程 2.2.1 在轨道平面内考察Kepler轨道 2.2.2 在惯性空间观察的Kepler轨道 2.3 航天器的相对运动方程 2.3.1 航天器的近距离相对运动 2.3.2 在轨道坐标系中的相对运动方程 2.3.3 相对运动方程的解 2.3.4 航天器伴随运动性质 2.3.5 航天器近距离相对运动方程的推广 第3章 轨道偏离与摄动 3.1 轨道安全与轨道偏离 3.1.1 故障公差和轨道设计要求 3.1.2 轨道安全的设计原则 3.1.3 轨道偏差的成因 3.2 航天器系统产生的轨道偏差 3.2.1 导航偏差引起的轨道偏差 3.2.2 推进偏差引起的轨道偏差 3.2.3 推进器故障导致的轨道偏差 3.3 轨道摄动 3.3.1 轨道摄动的概念 3.3.2 轨道摄动的Cowell法和Encke法 3.3.3 轨道要素变动法 3.3.4 地球非球形引力摄动 3.3.5 大气阻力摄动 3.3.6 日月第三体引力摄动 3.3.7 太阳光压摄动 第4章 航天器轨道转移交会 4.1 轨道机动的概念和分类 4.1.1 轨道机动的概念 4.1.2 轨道机动的分类 4.2 脉冲推力作用下的轨道机动 4.2.1 单脉冲机动