航天器规避动态障碍物的自适应人工势函数制导

高鹏 罗建军

（1西北工业大学航天学院，西安710072）（2航天飞行动力学技术重点实验室，西安710072）

1 引言

人工势函数 （Artificial Potential Function，APF）制导方法具有在复杂环境下形式简单、计算量小等优点，近年来在空间近距离接近和操作方面得到了广泛关注。文献［1］将APF方法应用到航天器自主避障的轨道设计中，将追踪航天器在障碍物约束条件下的运动转化为在势力场中的运动，并以逻辑判断的形式进行末制导。文献［2-3］研究了在国际空间站的交会对接和近距离作业中，采用势函数制导的安全自主近距离机动，对有静态路径约束的势函数制导算法进行了开发和评估。文献［4］针对非合作目标，研究了规避静态障碍物的势函数制导，并且在末制导阶段考虑安全走廊。文献［5］将人工势函数法与模糊控制方法结合起来，考虑规避动态障碍物，安全、快速地逼近目标。文献［6］提出一种自适应的人工势函数制导方法，针对静态障碍物，研究了航天器近距离操作中的轨道和姿态运动快速规划，比传统人工势函数制导方法更加节省燃料。上述研究大多针对静态障碍物，且引入的斥力函数会使总的势函数在收敛点处的值不为零，并且没有考虑速度变化对引力势函数的影响，影响了收敛精度和燃料消耗。

为此，本文首先针对传统人工势函数制导中引入斥力函数会使势函数在收敛点处的值不为零的情况，对斥力函数乘以修正项，使得在收敛点势函数为零。然后，在规避静态障碍物的基础上，研究了规避动态障碍物的势函数制导。……