一种卫星对接机构及对接方法技术

本发明专利技术涉及航天技术领域，更具体的说，涉及一种卫星对接机构及对接方法。本发明专利技术提供的卫星对接机构，包括光学引导模块、锁紧模块、多维运动模块和对接机构外壳；光学引导模块安装在对接机构外壳，发送光学信号至对接目标，在对接目标上形成光学投影，采集光学投影信号，生成对接机构与对接目标的位置关系信息并发送至多维运动模块；多维运动模块根据位置关系信息进行运动，调整对接机构自身姿态，直至在对接目标上的光学投影为指定对接形状；锁紧模块根据光学引导模块的位置关系信息和多维运动模块的运动信息，对对接目标进行锁紧。本发明专利技术能与多种不同型号的非合作目标卫星进行对接，机构简单，控制安全便捷，可靠性高，对接精准度高。准度高。准度高。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星对接机构及对接方法


[0001]本专利技术涉及航天
，更具体的说，涉及一种卫星对接机构及对接方法。

技术介绍

[0002]目前，许多空间任务涉及到非合作目标，非合作目标的对接技术与普通对接技术不同，它的对接目标是没有预先设计对接接口的卫星。
[0003]一般来说，非合作目标的对接技术可以选择非合作目标卫星的远地点反冲发动机(AKM)喷管作为对接接口。
[0004]中国专利技术专利CN102849228A公开了一种非合作目标对接机构，通过摆杆与滑面和锥斜面接触相互作用实现绕转轴转动，来完成摆杆的胀开与合拢功能，实现对接和对接解锁。胀紧机构用来对接喷管内面的喉部结构，摆杆胀开以后，使用锁紧滑块和壳体的压紧面来保证对接刚性，实现对接功能。但是，现有技术如上述专利技术专利的非合作目标卫星的对接机构，结构复杂、元部件较多，这样造成对接的可靠性较低、质量较重。
[0005]因此，目前亟需一种新型的非合作目标的对接技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种卫星对接机构及对接方法，解决现有技术中非合作目标对接技术结构复杂、可靠性低的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种卫星对接机构，包括光学引导模块、锁紧模块、多维运动模块和对接机构外壳；
[0008]所述光学引导模块，安装在对接机构外壳，发送光学信号至对接目标，在对接目标上形成光学投影，采集光学投影信号，生成对接机构与对接目标的位置关系信息并发送至多维运动模块；
[0009]所述多维运动模块，根据位置关系信息进行运动，调整对接机构自身姿态，直至在对接目标上的光学投影为指定对接形状；
[0010]所述锁紧模块，根据光学引导模块的位置关系信息和多维运动模块的运动信息，对对接目标进行锁紧。
[0011]在一实施例中，所述光学引导模块包括激光标记单元和成像单元：
[0012]所述激光标记单元，设置在对接机构外壳上，向对接目标发射激光；
[0013]所述成像单元，采集激光投影至对接目标上所形成的光学投影信息，生成对接机构与对接目标的位置关系信息发送至多维运动模块。
[0014]在一实施例中，所述激光标记单元，发射激光在成像单元前汇聚后投影至对接目标；
[0015]激光汇聚点位于锁紧模块的运动延长线上。
[0016]在一实施例中，所述激光标记单元的数量为三个，均匀分布在对接机构外壳，对应的激光数量为3束；
[0017]所述指定对接形状为正三角形。
[0018]在一实施例中，所述成像单元，包括成像镜头和相机：
[0019]所述成像镜头，对光学投影信息进行成像；
[0020]所述相机，对成像后的光学投影信息进行采集，生成对接机构与对接目标的位置关系信息。
[0021]在一实施例中，所述成像镜头的视场，根据对接目标的喷口尺寸和整个工作过程的监测需求决定。
[0022]在一实施例中，所述成像镜头的视场2α与激光相对于相机视轴的角度θ，满足以下表达式：
[0023]2α≥2θ。
[0024]在一实施例中，所述成像镜头的视场2α＝30
°
。
[0025]在一实施例中，所述成像镜头采用柱状镜实现转像。
[0026]在一实施例中，所述锁紧模块，包括锁紧壳体和锁紧杆：
[0027]所述锁紧壳体，与对接目标的形状相适应；
[0028]所述锁紧杆，设置有铰链；
[0029]当在对接目标上的光学投影为指定对接形状时，卫星对接机构抵达指定对接位置，锁紧杆运动带动铰链膨胀锁紧，完成锁紧任务。
[0030]在一实施例中，所述锁紧壳体上，设置有第一应变片，用于检测锁紧力；
[0031]当锁紧壳体上的第一应变片受力时，多维运动模块调整对接机构自身姿态，使得第一应变片多方向均匀受力；
[0032]多维运动模块继续进动，使得锁紧壳体的第一应变片反馈值达到第一目标值，铰链开始锁紧。
[0033]在一实施例中，所述锁紧杆的铰链上，设置有第二应变片，用于检测锁紧力；
[0034]当铰链开始锁紧时，检测铰链上各方向的第二应变片，多维运动模块继续进动，使得铰链的第二应变片反馈值达到第二目标值。
[0035]在一实施例中，所述锁紧壳体通过弹簧与对接机构外壳连接：
[0036]所述弹簧间，设置有第三应变片，用于检测锁紧力。
[0037]在一实施例中，所述弹簧间的第三应变片，数量至少为3片以上，在弹簧间均匀分布。
[0038]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种卫星对接方法，采用如上述任一项所述的卫星对接机构实现，包括以下步骤：
[0039]光学引导模块，对对接目标的发动机喷口进行口面识别，发送光学信号至对接目标，生成对接机构与对接目标的位置关系信息并发送至多维运动模块；
[0040]多维运动模块，调整对接机构朝向对接目标的发动机喷管喷口靠近；
[0041]喷管喷口的圆逐渐变大直至超出光学引导模块的视场，且维持口面的圆度；
[0042]光学引导模块，采集在对接目标上的光学投影；
[0043]锁紧模块，在对接目标上的光学投影为指定对接形状时，对对接目标进行锁紧。
[0044]本专利技术提出的一种卫星对接机构及对接方法，能与多种不同型号的非合作目标卫星进行对接，机构简单，控制安全便捷，可靠性高，对接精准度高。
附图说明
[0045]本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
[0046]图1揭示了根据本专利技术一实施例的卫星对接机构的主视图；
[0047]图2揭示了根据本专利技术一实施例的卫星对接机构的剖面图；
[0048]图3揭示了根据本专利技术一实施例的光学引导模块的示意图；
[0049]图4揭示了根据本专利技术一实施例的对接机构外壳的示意图；
[0050]图5揭示了根据本专利技术一实施例的锁紧模块的示意图；
[0051]图6揭示了根据本专利技术一实施例的多维运动模块的示意图；
[0052]图7揭示了根据本专利技术一实施例的卫星对接机构的作业示意图；
[0053]图8揭示了根据本专利技术一实施例的卫星对接方法流程图。
[0054]图中各附图标记的含义如下：
[0055]100光学引导模块；
[0056]110激光标记单元；
[0057]120成像单元；
[0058]121成像镜头；
[0059]122相机；
[0060]200锁紧模块；
[0061]210锁紧壳体；
[0062]211弹簧；
[0063]220锁紧杆；
[0064]231铰链；
[0065]232第二应变片；
[0066]300多维运动模块；
[0067]400对接机构外壳。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星对接机构，其特征在于，包括光学引导模块、锁紧模块、多维运动模块和对接机构外壳；所述光学引导模块，安装在对接机构外壳，发送光学信号至对接目标，在对接目标上形成光学投影，采集光学投影信号，生成对接机构与对接目标的位置关系信息并发送至多维运动模块；所述多维运动模块，根据位置关系信息进行运动，调整对接机构自身姿态，直至在对接目标上的光学投影为指定对接形状；所述锁紧模块，根据光学引导模块的位置关系信息和多维运动模块的运动信息，对对接目标进行锁紧。2.根据权利要求1所述的卫星对接机构，其特征在于，所述光学引导模块包括激光标记单元和成像单元：所述激光标记单元，设置在对接机构外壳上，向对接目标发射激光；所述成像单元，采集激光投影至对接目标上所形成的光学投影信息，生成对接机构与对接目标的位置关系信息发送至多维运动模块。3.根据权利要求2所述的卫星对接机构，其特征在于，所述激光标记单元，发射激光在成像单元前汇聚后投影至对接目标；激光汇聚点位于锁紧模块的运动延长线上。4.根据权利要求2所述的卫星对接机构，其特征在于，所述激光标记单元的数量为三个，均匀分布在对接机构外壳，对应的激光数量为3束；所述指定对接形状为正三角形。5.根据权利要求2所述的卫星对接机构，其特征在于，所述成像单元，包括成像镜头和相机：所述成像镜头，对光学投影信息进行成像；所述相机，对成像后的光学投影信息进行采集，生成对接机构与对接目标的位置关系信息。6.根据权利要求1所述的卫星对接机构，其特征在于，所述锁紧模块，包括锁...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，杨彪，乔晟，
申请(专利权)人：上海国科航星量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：