胡靖，高普云

(国防科学技术大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)

0 引言

神舟八、九、十号飞船与天宫一号交会对接飞行试验的顺利完成，标志着我国交会对接技术逐渐走向成熟应用［1］。交会对接以航天器首次接触为划分，可分为交会和对接两大问题。围绕这两类问题，已有大量研究成果和较为成熟的、公认的动力学研究方法和模型。如交会段一般只须考虑航天器的轨道机动，可以将航天器视为质点，应用形式简便的CW方程［2］设计控制方法［3］和分析航天器的相对运动［4］;对接段由于两航天器对接机构已相互接触，彼此间存在碰撞或接触力的相互作用，一般应用多体动力学建立碰撞模型［5］研究对接机构及航天器的力学性质［6-7］。然而作为交会和对接的过渡阶段，航天器对接逼近段又有着不同于交会段和对接段的控制要求和动力学特点。也有不少文献［8-10］对逼近段航天器的控制策略和相对位置姿态估计进行了研究。虽然已取得一定的研究成果，并使航天器安全地互相逼近在交会对接实际操作中得以实现，但是针对逼近段的研究仍存在一些理论与应用上的局限性。逼近段追踪器与目标器尚未接触，仍属于两个独立的在轨航天器，需要同时控制追踪器轨道和姿态，避免逼近过程中和首次接触时的碰撞，因而需要建立能够精确描述相对位置和姿态的模型。特别是对接航天器之间的连接点(分别处于追踪器和目标器对接机构上，在对接段对应相连接的两点)，其相对运动参数是对接成功与否的关键。……