由孫俊、劉付成、王劍穎和吳限德所合著的《航天器姿軌一體化動力學與控制技術(精)/中國航天技術進展叢書》一書針對該需求，以航天器姿軌一體化動力學模型為基礎，設計了姿軌一體化跟蹤控制、有限長時間控制與滑模變結構控制器，研究了基於對偶四元數的相對測量、位姿確定與導航方法，完成了詳盡的仿真驗證。研究成果能夠提高單星控制能力，並能為多星在軌協同控制提供新的理論基礎。

由孫俊、劉付成、王劍穎和吳限德所合著的《航 天器姿軌一體化動力學與控制技術(精)/中國航天技 術進展叢書》一書重點研究了航天器姿軌一體化動力 學建模方法、航天器姿軌一體化魯棒控制方法，以及 基於特征測量的航天器相對視覺導航方法。以對偶四 元數為數學工具，借助對偶四元數在描述螺旋運動方 面的優勢，將兩航天器或多航天器的相對運動抽像成 為螺旋運動，再利用對偶四元數建立的航天器姿態一 軌道一體化動力學模型，據此設計出姿軌一體化控制 器和相對導航方法，為我國航天器飛行任務的總體分 析和設計提供了必要的理論基礎。 本書是作者多年理論和工程經驗的總結，內容難 易程度適中、前沿性與工程指導性好，可供航天領域 從事航天器動力學建模、控制和導航的研究生或者工 程技術人員參考。

第1章 緒論
1.1 背景、目的及意義
1.2 對偶四元數的應用現狀
1.3 航天器運動模型研究現狀
1.3.1 航天器一般運動的描述方法介紹
1.3.2 航天器動力學建模方法研究現狀
1.4 航天器姿軌一體化建模研究現狀
1.5 航天器控制方法研究現狀
1.5.1 相對軌道控制算法
1.5.2 姿態控制算法
1.5.3 姿軌一體化控制算法
1.6 導航方法研究現狀
1.6.1 基於特征點的位姿確定算法
1.6.2 基於特征線的位姿確定算法
1.6.3 視覺／慣性組合導航繫統
1.7 非線性濾波方法研究現狀
參考文獻
第2章 航天器姿軌一體化相關理論基礎
2.1 引言
2.2 數學理論基礎
2.2.1 四元數
2.2.2 對偶數
2.2.3 對偶四元數
2.2.4 四元數與對偶四元數的對數運算
2.3 非線性控制理論基礎
2.3.1 穩定性理論及預備知識
2.3.2 滑模變結構控制
2.3.3 有限時間控制
2.4 小結
參考文獻
第3章 航天器姿軌一體化動力學建模與跟蹤控制
3.1 引言
3.2 常用坐標繫定義
3.3 對偶質量與對偶動量
3.4 航天器姿軌一體化動力學模型
3.4.1 單航天器姿軌一體化動力學模型
3.4.2 航天器質心相對姿軌一體化動力學模型
3.4.3 航天器非質心相對姿軌一體化動力學模型
3.5 單航天器姿軌一體化魯棒跟蹤控制
3.5.1 線性滑模變結構控制器設計
3.5.2 類PD魯棒控制器設計
3.6 數學仿真及結果分析
3.7 小結
參考文獻
第4章 航天器姿軌一體化有限時間相對控制方法
4.1 引言
4.2 終端滑模控制器設計
4.2.1 一般終端滑模控制算法
4.2.2 自適應終端滑模控制算法
4.3 快速滑模控制器
4.3.1 航天器類拉格朗日相對運動模型
4.3.2 快速滑模控制算法
4.3.3 不同滑模面的收斂時間分析
4.4 數學仿真及結果分析
4.5 小結
參考文獻
第5章 基於偏差對偶四元數的滑模變結構控制
5.1 引言
5.2 基於偏差對偶四元數的相對姿軌一體化控制
5.2.1 控制律設計
5.2.2 仿真結果與分析
5.3 兩種控制算法的比較
5.4 小結
參考文獻
第6章 航天器姿軌一體化其他控制方法
6.1 引言
6.2 姿軌耦合有限時間控制
6.2.1 外部干擾和模型不確定性
6.2.2 有限時間控制器
6.3 姿軌耦合自適應控制
6.4 仿真分析
6.5 小結
參考文獻
第7章 基於特征測量的航天器相對導航理論基礎
7.1 引言
7.2 坐標繫定義
7.3 基於多種幾何特征的視覺測量模型
7.3.1 基於特征點的視覺測量模型
7.3.2 基於特征線的視覺測量模型
7.3.3 基於特征圓的視覺測量模型
7.4 基於特征測量的相對位姿估計算法
7.4.1 L-M迭代算法
7.4.2 EKF算法
7.4.3 UKF算法
7.5 數學仿真及結果分析
7.5.1 基於單一特征的相對視覺導航
7.5.2 基於多種特征的相對視覺導航
7.5.3 不同特征配置對估計精度的影響
7.6 小結
參考文獻
第8章 基於特征線的單目視覺相對位姿確定算法
8.1 引言
8.2 相對導航坐標繫定義及攝像機模型
8.2.1 坐標繫定義
8.2.2 視覺相機投影模型
8.3 基於特征直線的相對位姿確定算法
8.3.1 基本原理
8.3.2 位姿轉移對偶四元數估計
8.3.3 估計方程線性化迭代算法
8.4 數學仿真及結果分析
8.5 小結
參考文獻
第9章 多自然特征信息融合的相對位姿確定算法
9.1 引言
9.2 相對導航坐標繫定義及攝像機模型
9.2.1 坐標繫定義
9.2.2 視覺相機投影模型
9.3 多自然特征描述方法
9.3.1 特征直線的對偶數描述
9.3.2 特征點的對偶數描述
9.4 基於特征點的相對位姿確定算法
9.4.1 基本原理
9.4.2 位姿轉移對偶四元數估計
9.4.3 估計方程線性化迭代算法
9.5 基於特征點、線融合的相對位姿確定算法
9.5.1 基本原理
9.5.2 點線融合位姿確定迭代算法
9.6 數學仿真及結果分析
9.6.1 基於特征點的相對位姿參數確定算法驗證
9.6.2 基於特征點、線融合的相對位姿參數確定算法驗證
9.7 小結
參考文獻
**0章 基於對偶四元數的相對導航EKF算法
10.1 引言
10.2 擴展卡爾曼濾波器基本原理
10.3 視覺導航擴展卡爾曼濾波算法
10.3.1 相對運動狀態方程的建立
10.3.2 相對運動測量方程的建立
10.4 視覺／慣性器件組合導航擴展卡爾曼濾波算法
10.4.1 相對運動狀態方程的建立
10.4.2 相對運動測量方程的建立
10.5 數學仿真及結果分析
10.5.1 軌跡發生器
10.5.2 視覺導航擴展卡爾曼濾波算法仿真條件、結果及分析
10.5.3 視覺/慣性器件組合導航仿真條件、結果及分析
10.5.4 基於視覺EKF算法與視覺／慣性器件組合導航仿真結果比較
10.6 小結
參考文獻
**1章 航天器相對導航魯棒濾波方法
11.1 引言
11.2 基於強跟蹤濾波的相對導航方法
11.2.1 傳統強跟蹤濾波器
11.2.2 改進強跟蹤濾波器
11.2.3 濾波器穩定性分析
11.2.4 數學仿真及結果分析
11.3 基於魯棒無跡卡爾曼濾波的相對導航方法
11.3.1 單比例因子魯棒無跡卡爾曼濾波
11.3.2 多比例因子魯棒無跡卡爾曼濾波
11.3.3 數學仿真及結果分析
11.4 小結
參考文獻