马昊磊 陈 攀 徐 帆 李学锋

1.北京航天自动控制研究所，北京 100854 2.宇航智能控制技术国家级重点实验室，北京 100854 3.西昌卫星发射中心，西昌 615000

0 引言

轨道转移飞行器又称为上面级火箭，是一种由运载火箭基础级发射送入近地轨道后，通过多次变轨将有效载荷送入预定工作轨道的独立飞行器。我国自主研发的“远征”系列轨道转移飞行器已完成包括北斗导航系统组网在内的多次飞行任务[1]。面对未来航天任务多元化的发展趋势，轨道转移飞行器必须具备对故障的自主处理能力。当任务过程中出现飞行偏差时，轨道转移飞行器通过轨迹重规划设计，实时评估剩余入轨与控制能力，动态处理飞行过程约束，实现在线重规划问题求解，从而最大限度地提高飞行任务的可靠性。

通常情况下，轨道转移飞行器的发动机推力大小不可调节，重规划问题主要对发动机工作时间与推力方向进行优化求解。近年来，轨迹重规划问题多选用较为复杂的三维运动模型，优化算法需要考虑多路径约束与多终端约束[2]，并设法解决实时性问题。现代计算机技术的发展，使得基于数值方法的轨迹规划问题快速求解[3]成为可能。采用凸规划的方法可以有效降低求解问题的复杂度，能够在保证精度[4]的前提下实现快速规划[5-6]。本文设计了一种任务分区方案，重构了优化问题的约束条件与性能指标，采用序列凸规划[7]完成了不同情况下的优化问题求解，重新规划出满足条件的飞行轨迹。……