Относительное движение между Dragon и Международной космической станцией практически равно нулю, хотя оба аппарата мчатся вокруг Земли с орбитальной скоростью. В этом и заключается суть стыковки. Сначала корабль выходит на близкую орбиту, подбирая высоту и наклон так, чтобы их траектории почти совпадали. С этого момента навигация переходит от глобального положения к локальной геометрии между двумя аппаратами.
Вместо привычного потребительского GPS, Dragon опирается на инерциальные измерительные блоки, звездные датчики, лидар, а также тепловизионные и обычные камеры. Все эти данные поступают в бортовой компьютер системы управления, навигации и ориентации, который непрерывно решает задачу движения двух тел и применяет уравнения Клоэсси–Уилтшир для описания относительного движения. На основе слияния показаний разных датчиков оценивается шестимерный вектор состояния: положение и скорость по трем осям между Dragon и станцией.
Имея этот вектор состояния, программное обеспечение рассчитывает дельта-v для запрограммированной последовательности маневров: фазовых, по высоте орбиты и заключительного сближения. Каждый импульс двигателей меняет орбиту Dragon так, чтобы его орбитальный период и фазовый угол сходились с параметрами станции. По мере уменьшения дистанции сигналы лидара и оптические метки все точнее уточняют решение задачи относительной навигации, сокращая ошибки до сантиметров и долей градуса.
На финальном участке сближения законы управления в замкнутой системе наведения задают короткие и частые импульсы двигателей, чтобы гасить относительную скорость вдоль оси стыковки. Система строго соблюдает коридоры сближения, точки ожидания и запретные зоны, контролируя все ограничения в реальном времени. GPS при этом может давать лишь грубое абсолютное положение на орбите, а точность стыковки обеспечивается именно непрерывным решением задачи орбитальной динамики двух близко расположенных космических аппаратов.
