空间操控是指具备机动能力的航天器对空间目标实施交会停靠、抓捕维修、拖曳离轨等操作。由于空间操控涉及到双星、多星之间的相互运动关系，因此航天器间的相对导航、制导与控制技术是实现空间操控的基础。全书系统地介绍了空间操控和在轨服务任务中，飞行器间的相对导航、制导与控制技术的基础理论与方法。全书以航天器相对运动动力学模型为基础，分别从相对导航、相对运动制导控制、机械臂协同控制三个方面详细介绍了空间操控所涉及
的相对状态估计技术、自主逼近与停靠技术、稳定伴飞控制技术、相对位姿一体化控制技术、平台-机械臂协同控制技术和力柔顺控制技术等控制系统关键技术。本书可作为相关专业的高年级本科生和研究生的参考教材，也可为从事航天器GNC系统开发的研究人员和工程技术人员提供必要的专业知识和工程借鉴。
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《空间操控的先进控制技术》编写委员会0
前言0
第1章 绪论11.1 空间操控的应用背景1
1.2 空间操控的发展历程2
1.3 控制系统的关键技术51.3.1 高精度自主接近技术6
1.3.2 特定部位识别与跟踪测量技术6
1.3.3 在轨操作控制技术7
1.4 章节安排8
第2章 航天器相对运动理论基础92.1 概述9
2.2 相对轨道动力学建模102.2.1 坐标系定义10
2.2.2 代数法相对运动学模型12
2.2.3 几何法相对运动学模型16
2.2.4 建模误差分析22
2.2.5 伴飞轨道误差动力学模型29
2.3 相对姿态动力学建模312.3.1 坐标系定义31
2.3.2 相对姿态动力学模型31
2.3.3 相对姿态误差动力学模型33
2.3.4 伴飞姿态跟踪误差动力学模型35
第3章 相对导航技术383.1 概述38
3.2 近距离高精度相对导航系统设计393.2.1 相对轨道动力学39
3.2.2 相对导航原理42
3.3 可见光双目立体视觉相对位姿解算503.3.1 图像预处理及特征提取50
3.3.2 立体匹配58
3.3.3 三维重建与位姿解算64
3.4 超近程相对状态导航方法703.4.1 相对姿态动力学70
3.4.2 12维相对状态导航原理73
第4章 近距离相对运动控制技术774.1 概述77
4.2 近圆轨道目标航天器近距离相对轨道设计784.2.1 绕飞轨迹设计78
4.2.2 悬停方法设计83
4.2.3 逼近轨迹设计84
4.3 近圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制904.3.1 控制问题描述90
4.3.2 控制方法简介91
4.3.3 长期自然伴飞轨道初始化控制94
4.3.4 长期自然伴飞相对轨道修正脉冲控制95
4.3.5 基于Lyapunov方法的长期伴飞轨道修正控制97
4.3.6 基于LQG方法的逼近、悬停控制99
4.4 大椭圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制1054.4.1 大椭圆轨道交会LQG控制动力学模型105
4.4.2 LQG控制律设计及实现106
4.4.3 LQG控制参数设计107
4.5 近距离相对姿态设计1084.5.1 基于四元数的相对姿态设计108
4.5.2 基于MRP的视线指向姿态设计113
4.6 超近距离视线指向跟踪控制115
第5章 超近距离相对运动一体化控制技术1175.1 概述117
5.2 相对动力学建模1175.2.1 坐标系定义118
5.2.2 相对姿态动力学建模118
5.2.3 相对轨道动力学建模120
5.2.4 姿态轨道耦合性分析123
5.3 交会对接轨迹设计1245.3.1 目标构型125
5.3.2 安全区域约束126
5.3.3 安全防撞路径规划128
5.4 超近距离相对运动一体化控制1375.4.1 控制问题描述138
5.4.2 相对姿态控制律设计139
5.4.3 相对轨道控制律设计141
第6章 平台-机械臂协同控制1446.1 概述144
6.2 空间机器人运动学与规划1456.2.1 空间机器人运动学145
6.2.2 空间机器人规划148
6.3 空间机器人动力学建模1566.3.1 多体系统描述157
6.3.2 多体系统广义惯性力自动组集算法158
6.4 空间机器人协调控制算法1636.4.1 相关控制模型建立164
6.4.2 协调控制方法165
6.5 空间机器人力控制1716.5.1 机器人与环境的作用关系171
6.5.2 柔顺控制172
6.5.3 被动柔顺控制173
6.5.4 主动柔顺控制174
参考文献179
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