【摘要】：航天器近距離接近操作的復雜性以及動態(tài)性,對自主規(guī)劃方法的快速性、精準性以及實時性提出了更高的要求。本文利用采樣運動規(guī)劃方法,分別從基于脈沖推力與連續(xù)推力兩個方面對航天器近距離接近位姿運動規(guī)劃問題進行了研究,該方法對于處理復雜約束問題以及解決高維狀態(tài)的運動規(guī)劃問題具有較強的適應(yīng)性。首先給出描述航天器近距離運動所需的坐標系,建立航天器相對軌道運動模型以及姿態(tài)轉(zhuǎn)動模型,基于兩點邊值問題推導相對運動狀態(tài)轉(zhuǎn)移顯式方程。此外,對采樣運動規(guī)劃的基本概念、采樣方法、搜索方法以及相關(guān)改進方法進行介紹和初步仿真驗證。針對脈沖推力模式的運動規(guī)劃,將問題分解為平動運動規(guī)劃以及姿態(tài)轉(zhuǎn)動規(guī)劃。對系統(tǒng)運動學、控制能力、障礙規(guī)避以及姿態(tài)指向等約束進行處理,分別利用相對運動狀態(tài)轉(zhuǎn)移顯式方程與常值推力運動方程建立平動與轉(zhuǎn)動局部規(guī)劃器�？紤]時間因素,首先采用改進的快速行進樹(R-FMT*)算法進行初步軌跡運動規(guī)劃,之后利用脈沖矢量疊加以及線性同倫進行軌跡優(yōu)化,最終使用改進的雙向平衡搜索的快速搜索稠密樹(RB-RDT*)算法進行姿態(tài)轉(zhuǎn)動規(guī)劃,最終得到整段運動規(guī)劃解。針對連續(xù)推力模式的運動規(guī)劃,給出該規(guī)劃方法中所需處理的約束條件,且將平動與姿態(tài)轉(zhuǎn)動規(guī)劃嵌入到同一個局部規(guī)劃器中。首先利用考慮時間因素的改進雙向平衡搜索的RB-RDT*算法進行整段運動規(guī)劃,其搜索樹生長平衡了位置、姿態(tài)、速度以及角速度等因素,基于整段規(guī)劃的結(jié)果進行分段運動規(guī)劃,對運動規(guī)劃解進一步優(yōu)化。對兩種推力模式分別進行了相關(guān)仿真實驗,驗證了本文提出的運動規(guī)劃算法在復雜空間環(huán)境下的精準運動規(guī)劃能力。
【圖文】：

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