空間自主操作是指航天器不依賴于地面測控、依靠自身敏感器和控制裝置自主完成空間規(guī)定動作或任務(wù)而從事的在軌活動，包括空間交會對接、空間攔截、空間規(guī)避、在軌維修、模塊更換、燃料加注、在軌裝配與重構(gòu)等空間活動。 航天器自主操作是新世紀(jì)大量出現(xiàn)的航天任務(wù)的新要求，必然要求航天器的測控功能涵蓋實(shí)時跟蹤、全球覆蓋、應(yīng)急響應(yīng)、快速機(jī)動、多目標(biāo)操控等內(nèi)容，這就涉及到其體制、構(gòu)架、覆蓋、設(shè)備配置等方面。《航天器自主操作的測量與控制》所討論的測量和控制是滿足航天器自主操作新要求的核心技術(shù)，適合航天科技工作者和大學(xué)相關(guān)專業(yè)高年級學(xué)生以及研究生閱讀參考。
第1章 概論
1.1 引言
1.2 航天器測控
1.2.1 航天器測控的功能
1.2.2 航天器測控的基本組成
1.2.3 地面測控中心的基本功能
1.2.4 航天器測控飛行控制技術(shù)現(xiàn)狀
1.3 國外航天器自主操作及其特征
1.3.1 自主交會和接近操作演示
1.3.2 自主捕獲和對接操作演示
1.3.3 在軌燃料傳輸操作
1.3.4 在軌組件傳送操作
1.4 空間操作對測控系統(tǒng)的新需求
1.4.1 適應(yīng)空間操作自主性的完全自主測控能力
1.4.2 全球覆蓋的實(shí)時跟蹤能力
1.4.3 同時對多目標(biāo)跟蹤的能力
1.4.4 對大機(jī)動空間目標(biāo)的實(shí)時測控能力
1.4.5 高精度測控能力
1.4.6 對非合作目標(biāo)和空間碎片的測控能力
1.4.7 對應(yīng)急事件響應(yīng)能力
1.4.8 自主測控系統(tǒng)能有效降低建設(shè)和維護(hù)成本
1.4.9 訓(xùn)練、演示、演練的需求
1.5 國外新一代測控系統(tǒng)的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)
1.5.1 美國空間（天基）測控系統(tǒng)的實(shí)施路線
1.5.2 相關(guān)的演示實(shí)驗(yàn)
1.5.3 自主測控系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第2章 空間非合作目標(biāo)超近距離測量
2.1 引言
2.2 空間非合作目標(biāo)超近距離測量概念
2.2.1 基本概念
2.2.2 測量坐標(biāo)系的定義
2.3 空間非合作目標(biāo)超近距離測量原理
2.3.1 空間非合作目標(biāo)超近距離測量條件
2.3.2 空間非合作目標(biāo)超近距離測量原理
2.3.3 圖像的特征提取與高正確率匹配方法
2.3.4 特征點(diǎn)三維坐標(biāo)測量誤差分析
2.3.5 雙目圖像的特定部位識別與測量的一般方法
2.4 空間非合作目標(biāo)超近距離測量方案與技術(shù)
2.4.1 總體方案
2.4.2 空間非合作目標(biāo)超近距離測量的特殊性
2.4.3 基于相位相關(guān)的特征部位識別
2.4.4 基于特征庫的特征點(diǎn)識別
2.4.5 非合作目標(biāo)空間慢旋自旋軸的測量
2.5 窄間非合作目標(biāo)超近距離測量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果
2.5.1 試驗(yàn)方案
2.5.2 測量軟件及算法
2.1.3 試驗(yàn)裝置
2.5.4 測量定義
……
第3章 空間非合作目標(biāo)遠(yuǎn)距離相對測量
第4章 基于視覺的航天器相對運(yùn)動確定方法
第5章 空間非合作目標(biāo)的自主形態(tài)測量與識別
第6章 空間非合作機(jī)動目標(biāo)的自主跟蹤
第7章 針對空間非合作機(jī)動目標(biāo)的平臺自主隨動跟蹤控制
第8章 航天器姿態(tài)快速機(jī)動與穩(wěn)定控制
第9章 航天的伴飛控制
第10章 特定空間操作的自主控制
第11章 在軌加注逼近段的自主控制
第12章 空間飛網(wǎng)的操作控制
參考文獻(xiàn)
都是前所未有的。因此，我們必須首先明晰空間操作對測控系統(tǒng)的需求：適應(yīng)空間操作自主性的完全自主測控能力；全球覆蓋的實(shí)時跟蹤能力，包括環(huán)繞地球并從低軌到深空的覆蓋；同時對多目標(biāo)跟蹤的能力或面對一個大型空間設(shè)施測控信息的多維、多元、海量處理能力；對大機(jī)動空間目標(biāo)的實(shí)時、高精度測控能力；對非合作目標(biāo)和空間碎片的測控能力；對應(yīng)急事件的響應(yīng)能力；有效降低建設(shè)和維護(hù)成本；能夠進(jìn)行訓(xùn)練、演示、演練等。
盡管目前的航天測控大都依賴于地基系統(tǒng)，天基測控系統(tǒng)也在少數(shù)國家得到了應(yīng)用，然而空間操作的出現(xiàn)已經(jīng)在呼喚更先進(jìn)的自主測控系統(tǒng)：面向自主操作任務(wù)包含天基和地基設(shè)施的自主規(guī)劃、自主分派、自主測量、自主控制、自主數(shù)據(jù)處理和報告等。這些主要涉及到如下關(guān)鍵技術(shù)：既能體現(xiàn)國家空間基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略性、通用性，包括任務(wù)的覆蓋、空間的覆蓋，又能面向具體任務(wù)靈活性的自主測控系統(tǒng)的頂層設(shè)計；“面向任務(wù)的”或“沿指定幾何軌跡的”航天器動力學(xué)建模理論與方法；空間非合作目標(biāo)的遠(yuǎn)距離相對測量和超近距離測量；復(fù)合航天器姿態(tài)穩(wěn)定與快速機(jī)動；長期嚴(yán)重非開普勒運(yùn)動測量與實(shí)現(xiàn)等。
本書依據(jù)本研究團(tuán)隊(duì)近幾年來的研究成果，包括博士研究生的學(xué)位論文，重點(diǎn)論述上述與空間自主操作相關(guān)的測量與控制實(shí)現(xiàn)問題。全書共分自主測量和自主控制兩大部分，其中第2～6章為自主測量部分，主要研究航天器自主操作的測量問題；第7～l2章為自主控制部分，主要研究航天器自主操作的控制問題。第1章為航天器自主操作的測量與控制概論；第2章論述空間非合作目標(biāo)超近距離測量；第3章提出空間非合作目標(biāo)遠(yuǎn)距離相對測量方法；第4章發(fā)展一種基于視覺的航天器相對運(yùn)動確定方法；第5章研究空間非合作目標(biāo)的自主形態(tài)測量與識別問題；第6章提出空間非合作機(jī)動目標(biāo)的自主跟蹤方法。
……
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