杜荣华，张 翔，王 宁，汪 玲，张兴星

(1.南京理工大学机械工程学院，南京 210094；2. 南京航空航天大学电子信息工程学院，南京 210016)

0 引 言

随着世界各国对太空资源探索和利用的加剧，卫星应用呈现多样化，航天任务范围大大扩展，不再局限于通信、导航和遥感等传统应用领域，而是向在轨服务[1-2]、在轨装配[3-4]、编队飞行[5-6]和深空探测[7-8]等新型航天任务拓展，这些新型航天任务成为卫星领域关注的研究热点，相关技术也成为国际竞争前沿技术。

这些任务涉及与空间非合作目标的交会接近过程，但由于地面测控站受定轨精度和响应速度等限制，从相距百公里开始，传统的星地回路控制方式不利于航天器的实时控制。为了保障在轨服务、在轨装配、编队飞行和深空探测等任务成功实施，亟需发展对空间非合作目标的自主交会接近功能，其中主要涉及非合作目标自主检测和跟踪方法、自主轨迹规划和自动控制方法的研究。

本文重点研究非合作目标交会接近过程中的自主检测和跟踪方法，即主动星在不依赖地面测控站的支持下，能够自主检测并获取空间非合作目标相对于主动星的相对运动状态。目前常用来测量空间物体之间相对运动状态的有源主动式传感器(例如微波雷达、激光雷达等)，由于功耗高、体积大和造价贵等因素，使得它们在实际工程应用中受到很大限制，而光学相机等无源被动式传感器在这方面具有很大的优势[9-10]，因为它们可应用于各种卫星间距，并且对卫星质量/功耗的设计影响很小[11]，非常适合微小卫星平台的应用。……