基于Frenet和改进人工势场的在轨规避路径自主规划

在轨道间机动的航天器规避空间目标，需兼顾沿转移轨道飞行的绝对运动和规避空间目标的相对运动，路径自主规划难度较大且目前国内外公开研究成果较少。针对上述问题，提出了一种将Frenet坐标系与改进人工势场相结合的在轨规避路径自主规划方法。首先，构建Frenet坐标系表述空间规避运动，解决了路径规划中航天器与既定转移轨道相对位置不易表述的难题，实现了空间规避运动的简便表示；其次，改进人工势场函数、调整势场作用区域，避免了传统人工势场法存在过早轨迹偏离以及局部震荡现象，实现了对空间目标的自主规避；最后，考虑规避安全、轨道保持、制动时效以及燃料消耗因素构建全局优化函数，能够满足不同任务的需求与偏好，实现了沿转移轨道飞行的最小偏移与快速恢复。算法比对与算例求解表明:所提方法应用优势明显，路径平滑、偏移量小，满足航天器规避空间目标的路径规划需求。