空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统技术方案

本发明专利技术提供了一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，该系统包括：双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置，双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动；光学跟瞄装置用于采用跟瞄算法对目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置；动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得双星模拟器模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动；综合管控装置用于监控双星模拟器的位姿信息，根据位姿信息和接收到的定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。该系统能够实现目标星和跟踪星的六自由度运动模拟，有效地对光学跟瞄定位算法进行高精度验证。证。证。

【技术实现步骤摘要】
空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统


[0001]本专利技术涉及飞行器地面仿真测试领域，尤其涉及一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统。

技术介绍

[0002]在空间技术不断发展的过程中，对于非合作目标的研究逐渐升温。其中，非合作目标泛指一类不能提供有效合作信息的空间目标，例如可以包括失效或故障航天器、废旧弃用航天器、敌方航天器、空间碎片、彗星和小行星等。针对非合作目标的在轨服务技术不仅可以应用于在轨维修，同样也是空间碎片处理和空间攻防等领域所面临和亟待解决的问题。
[0003]目前，相关技术中一种方式是可以通过气浮平台实现目标在类太空失重环境下的运动状态，对具有显著特征的航天器局部区域进行位姿测量与地面验证试验，然而该平台仅能模拟非合作目标的三自由度姿态运动。另一种方式提出了空间非合作目标自主导航在轨验证系统，包括目标释放机构、双目相机、数据存储与处理模块和地面接收解算系统，但是该系统仅能模拟非合作目标的相对运动，且计算量较大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，能够有效地对光学跟瞄策略中的定位算法进行高精度验证，减少了计算量。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，该系统包括：双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置，双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置：所述双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动；所述光学跟瞄装置安装在所述跟踪模拟器上，采用跟瞄算法对所述目标星进行定位得到定位数据并发送至所述综合管控装置；所述动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得所述双星模拟器模拟所述跟踪星和所述目标星的十二自由度运动；所述综合管控装置用于监控所述双星模拟器的位姿信息，根据所述位姿信息和接收到的所述定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。
[0006]在其中一个实施例中，所述光学跟瞄装置还用于在相机视场内捕捉目标星的特征点，并使所述目标星的特征点始终保持在视场中心，对所述目标星进行跟踪瞄准得到跟踪数据并发送至所述综合管控装置；所述综合管控装置还用于根据所述位姿信息和接收到的所述跟踪数据，以对光学跟瞄跟踪算法进行验证。
[0007]在其中一个实施例中，所述目标星上设置有目标星模拟特征靶标。
[0008]在其中一个实施例中，所述目标星模拟器、跟踪星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和/或综合管控装置分别配置有反射内存。
[0009]在其中一个实施例中，所述反射内存通过光纤网络通信连接。
[0010]本申请实施例提供了用于上述系统的双星模拟器，所述双星模拟器包括床身主体、跟踪星模拟器和目标星模拟器，所述床身主体包括铺设于地面上的运动导轨，所述运动导轨用于为所述跟踪星模拟器和所述目标星模拟器提供水平方向移动的运动平台。
[0011]在其中一个实施例中，所述跟踪星模拟器包括第一横梁和安装在所述第一横梁上的第一竖梁，所述目标星模拟器包括第二横梁和安装在所述第二横梁上的第二竖梁；所述第一横梁和所述第二横梁可沿所述运动导轨进行水平方向的运动；所述第一竖梁可沿所述第一横梁进行垂直方向的运动，所述第二竖梁可沿所述第二横梁进行垂直方向的运动。
[0012]在其中一个实施例中，所述跟踪星模拟器还包括安装在所述第一竖梁上的第一回转模拟器和安装在所述第一回转模拟器上的第一载荷承载装置；所述目标星模拟器还包括安装在所述第二竖梁上的第二回转模拟器和安装在所述第二回转模拟器上的第二载荷承载装置；所述第一回转模拟器用于模拟所述跟踪星进行三个自由度转动，所述第一载荷承载装置用于承载所述跟踪星的试验载荷；所述第二回转模拟器用于模拟所述目标星进行三个自由度转动，所述第二载荷承载装置用于承载所述目标星的试验载荷。
[0013]在其中一个实施例中，所述第二载荷承载装置用于通过单自由度全回转的方式模拟所述目标星进行自动旋转。
[0014]本申请实施例提供了用于上述系统的光学跟瞄装置，所述光学跟瞄装置包括光学跟瞄模块和跟踪瞄准控制计算模块；所述光学跟瞄模块用于在相机视场内捕捉到目标星的特征点，并发送至所述跟踪瞄准控制计算模块；所述跟踪瞄准控制计算模块用于基于所述目标星的特征点，采用跟瞄算法对所述目标星进行定位得到定位数据并发送至所述综合管控装置，以及用于控制所述目标星保持在视场中心时，对所述目标星进行跟踪描述得到跟踪数据并发送至所述综合管控装置。
[0015]综上所述，本申请提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，包括双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置，双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动，光学跟瞄装置安装在跟踪星模拟器上，采用跟瞄算法对目标星进行目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置，动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的的动力学特性，以使得双星模拟器模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动，综合管控装置用于监控双星模拟器的位姿信息，根据位姿信息和接收到的定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。该系统通过双星模拟器能够实现目标星的六自由度运动模拟和跟踪星的六自由度运动模拟，也可实现目标星和跟踪星的六自由度相对运动模拟，为非合作目标光学跟瞄策略提供了演示和验证平台，并能够有效地对光学跟瞄定位算法进行高精度验证，其计算量小，提高了系统的适用性。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0017]图1为本申请实施例提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统的系统构成示意图；图2为本申请实施例提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统的系统结构示意图；图3为本申请实施例提供的双星模拟器的结构示意图；图4为本申请实施例提供的目标星模拟器的自旋现象的示意图；图5为本申请实施例提供的光学跟瞄装置的构成示意图；图6为本申请各装置的数据传输示意图；图7为本申请实施例提供的实景驱动装置的构成示意图；图8为本申请实施例提供的模型示意图；图9为本申请实施例提供的空间非合作目标光学跟瞄定位算法验证系统的工作流程示意图。
[0018]10
‑
双星模拟器；20
‑
光学跟瞄装置；30
‑
动力学生成计算机；40
‑
数据传输装置；50
‑
综合管控装置；60
‑
实景驱动装置；110
‑
床身主体；111
‑
运动导轨；120
‑
跟踪星模拟器；121
‑
第一横梁；122
‑
第一竖梁；123
‑
第一回转模拟器；1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，其特征在于，该系统包括双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置：所述双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动；所述光学跟瞄装置安装在所述跟踪星模拟器上，采用跟瞄算法对所述目标星进行定位得到定位数据并发送至所述综合管控装置；所述动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得所述双星模拟器模拟所述跟踪星和所述目标星的十二自由度运动；所述综合管控装置用于监控所述双星模拟器的位姿信息，根据所述位姿信息和接收到的所述定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学跟瞄装置还用于在相机视场内捕捉目标星的特征点，并使所述目标星的特征点始终保持在视场中心，对所述目标星进行跟踪瞄准得到跟踪数据并发送至所述综合管控装置；所述综合管控装置还用于根据所述位姿信息和接收到的所述跟踪数据，以对光学跟瞄跟踪算法进行验证。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述目标星上设置有目标星模拟特征靶标。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标星模拟器、跟踪星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和/或综合管控装置分别配置有反射内存。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述反射内存通过光纤网络通信连接。6.一种用于权利要求1
‑
5任一项所述系统的双星模拟器，其特征在于，所述双星模拟器包括床身主体、跟踪星模拟器和目标星模拟器，所述床身主体包括铺设于地面上的运动导轨，所述运动导轨用于为所述跟踪星模拟器和所述目标星模拟器提供水平方向移动的运动平...

【专利技术属性】
技术研发人员：王常虹，张桀睿，夏红伟，马广程，李同顺，朱文山，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：