曾光 王露莎 李栋林

(西安卫星测控中心，西安 710043)

多冲量共面轨道交会问题是指目标星和追踪星在同一个轨道面，经过多批次的脉冲控制使追踪星最终与目标星的空间状态变量(位置、速度)相等。很多航天场景中都会涉及多冲量共面轨道交会问题，例如载人航天空间交会的远程导引段、航天器追击问题、航天器星座组网问题、相位捕获等。

目前相关的研究工作大多集中于多冲量交会过程中拉格朗日乘子法[1]、遗传算法[2-3]、快速打靶法[4]、动态规划原理[5]、梯度恢复算法[6]等优化方法的应用。还有文献研究了远距离、大范围的轨道交会运动中考虑摄动因素对航天器运动的影响[7]，多圈Lambert变轨问题求解[8]，卫星编队的多冲量优化算法[9]等问题。综合考虑发动机单次点火时长约束、测控条件约束，兼顾控制时间和实际工程要求的多批次脉冲控制交会问题的研究文献较少。

本文针对平面内轨道交会问题给出了一种多冲量轨道控制算法，其融合了半长轴、偏心率、近地点幅角联合控制方法和轨道相位捕获控制方法。基于该算法，在给定测控条件、单次最大点火时长等约束情况下，可快速计算出实现与目标航天器轨道交会的多冲量控制策略。

1 问题描述

本文所研究的多冲量共面轨道交会过程可描述为:追踪星与目标星分别在两个共面的椭圆或圆轨道上运动,在t0时刻，追踪星沿其初始轨道运动到A点，目标星运动到B点。从此时开始追踪星经过多次冲量推力作用，于tf时刻到达目标轨道上D点实现与目标星的交会，此时双星平面内轨道参数(半长轴、偏心率、近地点幅角、平近点角)相同，交会过程如图1所示。……