深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法，所述深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统包括小天体运动及环境模块、模拟逼近模块及实时仿真机，其中：所述小天体运动及环境模块被配置为构建小天体运动参数及环境，模拟真实的小天体目标；所述模拟逼近模块被配置为构建观测小天体的光学载荷的运动参数，模拟真实的卫星光学载荷，并对所述小天体运动及环境模块的背景图像进行采集，并且所述模拟逼近模块还被配置为将所述背景图像发送至所述实时仿真机；以及所述实时仿真机被配置为根据所述背景图像控制所述模拟逼近模块的运动，以使所述小天体运动及环境模块始终处于所述模拟逼近模块的视场中心。

【技术实现步骤摘要】
深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法
本专利技术涉及卫星导航制导与控制
，特别涉及一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法。
技术介绍
由于小天体轨道不确定性大，误差可达数百公里，且深空测控站测定轨观测时间过长，在两次测定轨间隔，小天体有极大的可能会出导航相机视场范围，因此，为实现小天体远距离逼近的目标，需采取光学自主导航结合深空测控站测定轨的方法。深空站测定轨的能力在短期内无法有较大的提升，加强光学载荷的性能是小天体远距离逼近任务成功的关键。强自主、高精度且实时的自主光学导航是深空探测任务中的重要技术环节。小天体接近段是小天体探测的关键阶段，探测器在此阶段的导航性能决定了探测器能否安全精确地到达目标小天体。光学导航是目前接近段常用的导航方法，探测器通过星载相机获得小天体图像，进而确定小天体相对探测器的视线方向，以视线方向为观测量，结合探测器相对小行星的动力学方程，估计探测器相对小行星的位置与速度。然而在接近小天体的过程中，探测器相对小天体的运动轨迹近似为直线，这种几何构型使得光学相对导航的性能退化，精度降低。...

【技术保护点】
1.一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统，其特征在于，所述深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统包括小天体运动及环境模块、模拟逼近模块及实时仿真机，其中：/n所述小天体运动及环境模块被配置为构建小天体运动参数及环境，模拟真实的小天体目标；/n所述模拟逼近模块被配置为构建观测小天体的光学载荷的运动参数，模拟真实的卫星光学载荷，并对所述小天体运动及环境模块的背景图像进行采集，并且所述模拟逼近模块还被配置为将所述背景图像发送至所述实时仿真机；以及/n所述实时仿真机被配置为根据所述背景图像控制所述模拟逼近模块的运动，以使所述小天体运动及环境模块始终处于所述模拟逼近模块的视场中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统，其特征在于，所述深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统包括小天体运动及环境模块、模拟逼近模块及实时仿真机，其中：
所述小天体运动及环境模块被配置为构建小天体运动参数及环境，模拟真实的小天体目标；
所述模拟逼近模块被配置为构建观测小天体的光学载荷的运动参数，模拟真实的卫星光学载荷，并对所述小天体运动及环境模块的背景图像进行采集，并且所述模拟逼近模块还被配置为将所述背景图像发送至所述实时仿真机；以及
所述实时仿真机被配置为根据所述背景图像控制所述模拟逼近模块的运动，以使所述小天体运动及环境模块始终处于所述模拟逼近模块的视场中心。


2.如权利要求1所述的深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统，其特征在于，所述小天体运动及环境模块包括平行光源、小天体缩比模型、单轴转台及恒星背景幕布，其中：
所述小天体缩比模型放置在所述单轴转台上；
所述平行光源照射于所述小天体缩比模型上，用于模拟小天体表面不同角度的入射太阳光；
所述恒星背景幕布用于模拟深空背景环境，所述恒星背景幕布悬挂于所述小天体缩比模型背靠所述平行光源的一侧。


3.如权利要求2所述的深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统，其特征在于，所述小天体运动及环境模块还包括第二导轨，所述第二导轨具有第一滑道和第二滑道，所述第一滑道和所述第二滑道之间通过横杆相连，所述横杆能够沿所述第一滑道和所述第二滑道滑动，所述平行光源安装于所述横杆上，所述平行光源能够沿所述横杆上平移，所述平行光源还能够在所述横杆上俯仰转动及摆动转动，所述平行光源模拟太阳光四自由度的入射角度。


4.如权利要求3所述的深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统，其特征在于，所述模拟逼近模块包括机械臂、导航相机、第一导轨、导轨控制机柜及机械臂控制机柜，其中：
所述第一导轨的一端为机械臂和导航相机，所述导航相机安装于所述机械臂上，所述机械臂沿所述第一导轨滑动，所述第一导轨的另一端放置所述单轴转台；
所述第一导轨以一定速度匀速带动所述机械臂的本体接近所述小天体缩比模型，所述导航相机对所述小天体缩比模型进行实时采样，每隔一定时间间隔，形成一个背景图像，所述导航相机将采集到的背景图像通过导航相机后端算法进行预处理，而后将所述背景图像传送至所述实时仿真机。


5.如权利要求4所述的深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统，其特征在于，所述深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统还包括上/下位机，其中：
所述实时仿真机对所述背景图像进行处理后，解算所述导航相机相对于所述小天体缩比模型在惯性坐标系下的位姿，并根据所述位姿发出轨迹修正指令至所述上/下位机，所述上/下位机将所述轨迹修正指令发送至导轨控制机柜及机械臂控制机柜；
所述导轨控制机柜及机械臂控制机柜根据所述轨迹修正指令调整所述第一导轨的速度；
所述导轨控制机柜及机械臂控制机柜根据所述轨迹修正指令调整所述机械臂的位姿，以进行所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱成波，张永合，王亚敏，陈昕，丁国鹏，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31