第1章绪论001
1.1空间操控的应用背景001
1.2空间操控的发展历程002
1.3控制系统的关键技术005
1.3.1高精度自主接近技术006
1.3.2特定部位识别与跟踪测量技术006
1.3.3在轨操作控制技术007
1.4章节安排008
第2章航天器相对运动理论基础009
2.1概述009
2.2相对轨道动力学建模010
2.2.1坐标系定义010
2.2.2代数法相对运动学模型012
2.2.3几何法相对运动学模型016
2.2.4建模误差分析022
2.2.5伴飞轨道误差动力学模型029
2.3相对姿态动力学建模031
2.3.1坐标系定义031
2.3.2相对姿态动力学模型031
2.3.3相对姿态误差动力学模型033
2.3.4伴飞姿态跟踪误差动力学模型035
第3章相对导航技术038
3.1概述038
3.2近距离高精度相对导航系统设计039
3.2.1相对轨道动力学039
3.2.2相对导航原理042
3.3可见光双目立体视觉相对位姿解算050
3.3.1图像预处理及特征提取050
3.3.2立体匹配058
3.3.3三维重建与位姿解算064
3.4超近程相对状态导航方法070
3.4.1相对姿态动力学070
3.4.212维相对状态导航原理073

第4章近距离相对运动控制技术077
4.1概述077
4.2近圆轨道目标航天器近距离相对轨道设计078
4.2.1绕飞轨迹设计078
4.2.2悬停方法设计083
4.2.3逼近轨迹设计084
4.3近圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制090
4.3.1控制问题描述090
4.3.2控制方法简介091
4.3.3长期自然伴飞轨道初始化控制094
4.3.4长期自然伴飞相对轨道修正脉冲控制095
4.3.5基于Lyapunov方法的长期伴飞轨道修正控制097
4.3.6基于LQG方法的逼近、悬停控制099
4.4大椭圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制105
4.4.1大椭圆轨道交会LQG控制动力学模型105
4.4.2LQG控制律设计及实现106
4.4.3LQG控制参数设计107
4.5近距离相对姿态设计108
4.5.1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117
5.1概述117
5.2相对动力学建模117
5.2.1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124
5.3.1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137
5.4.1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144
6.1概述144
6.2空间机器人运动学与规划145
6.2.1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156
6.3.1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163
6.4.1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171
6.5.1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