本项目涉及航天器在轨复杂操控领域的导航与控制技术。

随着航天技术的不断发展，航天任务越来越复杂、多变，出现了诸如我方失效飞行器维护、空间碎片之类非合作目标抓捕处理等众多航天器在轨复杂操控问题，非合作目标的导航定位、操控过程中组合体的快速精确动力学建模/控制等技术是解决上述一系列复杂操控新问题的关键。传统导航与控制方法存在实时性差、精度不稳定等局限性，无法适应在轨操控新的需求。本项目基于国家自然基金、教育部博士点基金、航天创新基金等项目的支撑，经过多年的系统、深入研究，在面向在轨操控的变连接组合体动力学建模、导航与控制方法领域取得了一系列突破性进展，推动了学科的发展，项目的发明点主要包括：

1、一种高效、高精度的空间变连接组合体非线性动力学系统求解方法（授权发明专利2项，授权软件著作权2项）结合非开普勒机动飞行概念，基于加权残余法的数学本质，开创性地将配点法应用于时间域内的动力学问题。在结合具体航天飞行任务建立了飞行器的非线性动力学模型后，提出了适用于飞行器非线性动力学快速求解的时域配点法（TDC），从数学上成功揭示了高维谐波平衡法产生多余非物理解的本质原因。

2、基于PPP算法的变连接组合体自主精密定轨技术（授权发明专利1项，授权软件著作权3项）提出了接收机钟差辅助的PPP（精密单点定位）方法和Consider协方差递推简化定轨算法，实现了非差载波相位整周模糊度实时求解，突破了分米级的主航天器实时定轨技术，完成了基于GPS+Beidou联合观测定轨方法的地面试验验证。

3、基于GPS/ISR信息融合的变连接组合体空间操控相对导航方法（授权发明专利3项，授权软件著作权4项）在限制性卡尔曼滤波框架下，实现了基于GPS/ISR（星间测距）信息融合的相对导航算法，载波相位模糊度固定比率达到80%以上，显著提高了变连接组合体相对导航的综合性能，精度达到厘米量级，满足了在轨操控过程对导航精度和稳定性的要求。

4、支持自主模型重建的空间变连接组合体控制技术（授权发明专利9项，授权软件著作权5项）通过改进传统变胞理论中的邻接矩阵描述方法，提出了机构细胞核矩阵运算规则与机构基因提取、变异、注入算法，形成了基于机构细胞核阵的变胞描述方法。基于遗传变胞理论和开闭链混合系统动力学模型，在组合体变连接时实现控制系统自主重建；在构件运动参数关联时支持模型降维，结合提出的时域配点法，在保证精度前提下运算效率提高30%。结合项目研究，获授权发明专利15项（其中美国专利一项），实用新型专利4项；获软件著作权授权12项，出版专著两部，在核心期刊和会议上发表论文203篇，其中期刊112篇，SCI索引22篇，EI索引90篇，他引629次；突破了空间变连接组合体动力学与控制的关键技术，形成了成套核心技术成果。部分理论成果产生了重要的国际影响，达到国际先进水平。2012年发表在CMES上的动力学求解方面的论文单篇SCI他引25次，2011年发表在JournalofAppliedPhysics上的论文被SCI他引51次。空间变连接组合体相对导航算法、时域配点法、自主控制技术等研究成果分别在上海卫星工程研究所“交会对接系统”、北京航天飞行控制中心“皮纳卫星项目”、上海航天局“**九号卫星”、上海微小卫星中心“SZ-7伴飞卫星”、中国空间技术研究院“高分成像卫星”等型号任务的研制过程中得到了实际应用，效果明显，产生了显著的经济和社会效益。