一种用于航天器的空间微小碎片撞击监测系统设计方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于航天器的空间微小碎片撞击监测系统设计方法及系统，设计了曲折叉指和四加强栅结构的无源无线传感器，并以阵列形式固定于航天器舱壁内层，实现电磁波在传感器内部传播时能够形成二次反射，反射增强了电磁波的强度，提高了传感器灵敏度，设计了撞击定位系统，利用激光读写器获取传感器撞击信号变化来确定舱壁的应变，设计了对地通信系统，采用地面激光读写器发射激光束的方式进行通信，激光读写器发射的激光的区域大小和位置与传感器阵列对应，具有成本低、可维修、便于迭代升级，设计了数字伴飞系统，实现了对航天器在轨健康状态监测和预警，实现地面数字模型与实际航天器同步运行，进行全任务、全时段的数字伴飞。字伴飞。字伴飞。

【技术实现步骤摘要】
一种用于航天器的空间微小碎片撞击监测系统设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及航天器健康监测
，尤其涉及一种用于航天器的空间微小碎片撞击监测系统设计方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，太空开发因为太空碎片增多而受到威胁，对于全世界各国来说，减小空间碎片的危害从而使人类的太空环境能够长期的可持续发展，具有极其重要的意义。对空间微小碎片的在轨监测定位能够有效评估航天器的撞击情况，从而完成对航天器在轨健康管理，对于确保航天器健康具有重要意义。
[0003]目前，主要采用直接声发射法和粘贴PVDF薄膜到航天器表面来测量其应变，方法存在以下缺陷：
[0004]在以空间站为代表的大型航天器中，普通PVDF薄膜和凝固后的粘接剂有着远超所测舱壁空间的弹性模量，使靠近PVDF薄膜的舱壁空间表面伸缩受限制，从而产生了局部应力集中现象，测试值不能正确反映实际情况；
[0005]声发射法受舱外环境和原理限制，仅能测量超高速撞击，测量精度有限，而且只能测量平板结构；
[0006]利用PVDF薄膜和声发射法进行测量需要供电电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于航天器的空间微小碎片撞击监测系统设计方法，其特征在于，包括：步骤一：无源无线传感器设计使用多场耦合分析软件进行计算和仿真，设计包含曲折叉指和四加强栅结构的无源无线传感器，具体结构包含：激光天线，激光天线由双主镜和双副镜组成反射式四镜，与激光天线连接的四个曲折叉指和四加强栅，每个曲折叉指的夹角为120度，每个加强栅共两个夹角，每个夹角为120度；步骤二：无源无线传感器布置将无源无线传感器以阵列形式固定于航天器舱壁内层，无源无线传感器阵列依据被测舱壁的形状进行安装，航天器舱壁为矩形，各个无源无线传感器安装位置横向间隔与竖向间隔相同，布置阵列时，对传感器位置进行标定确定各传感器的位置；步骤三：撞击监测系统设计当无源无线传感器所在航天器舱体区域有裂纹和变形时，引起曲折叉指和加强栅发生形变，产生携带应变信息的谐振波信号，通过激光读写器获取携带应变信息的谐振波信号，利用卷积神经网络对携带应变信息的谐振波信号进行处理确定航天器舱壁的应变位置和应变大小；步骤四：对地通信系统设计采用地面激光读写器发射激光束的方式进行通信，激光读写器发射的激光的区域大小和位置与无源无线传感器阵列相同，并且一一对应，地面激光读写器发射的激光可以穿透航天器舱壁到达激光天线，通过激光天线将无源无线传感器产生的反向散射信号返回；步骤五：数字伴飞系统设计在轨数据传输到地面飞控中心的航天器数字伴飞模型，数字伴飞系统通过对历史健康信息，实时健康信息，预测健康信息进行信息融合，实现对航天器在轨健康状态监测和预警，制定航天器在轨运行策略，实现地面数字模型与实际航天器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆志，罗玉祥，王晓宇，朱其星，刘强，于立佳，孙华亮，董昊，王丁丁，张云昌，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：