赵海斌，潘 豪，王 聪，伊 鑫，胡海峰,2

（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试验室，北京，100854）

0 引 言

目前，垂直着陆已成为火箭回收最具前景的方式之一。截止2019年12月，美国太空探索（SpaceX）公司已经实现了三手发动机的重复使用，为发射服务方向的低成本商业航天带来了新希望。对于垂直着陆技术，中国也开展了相应研究。2013年12月14日，嫦娥三号月球探测器成功实施月面软着陆，实现中国航天器首次在地外天体软着陆[1,2]。针对垂直起降的大推力运载器，中国多家研发机构/公司均开展了相应的研究与试验工作。宇航智能控制技术国家级重点实验室自2018年开始在该领域开展了相关研究，验证了多项关键技术[3]。目前运载器主要采用单独回收各子级的模式，未来捆绑式运载火箭一种更为降低成本的可行方式是同时回收由助推器和芯级构成的组合体[4]。它既减小了载荷损失且简化了回收任务的箭载设备以降低成本，又简化了回收场保障要求和飞行时序复杂度。因此，本文重点针对组合体回收模式开展技术研究。

垂直回收的一个关键技术是制导、导航与控制（Guidance Navigation and Control，GNC）。在自主导航上，嫦娥三号（CE-3）着陆器配置了6个液浮陀螺仪和6个石英挠性加速度计、1台激光测距敏感器和1台微波测速测距敏感器[2]，采用惯性+雷达组合导航体制。目前，针对火箭垂直着陆的制导算法发展趋势主要是基于在线轨迹规划计算方法。Acikmese最早将凸优化方法应用于火星着陆过程中的动力下降段[5]，并在飞行Xombie平台上实际测试[6]，进一步结合制导姿控特点提出了六自由度序列凸优化算法[7,8]。……