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一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法

文檔序號:6240252閱讀:332來源:國知局
一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法
【專利摘要】一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法,步驟如下:(1)根據(jù)遠場像機、近場像機的測量重疊范圍,設(shè)計遠、近場測量數(shù)據(jù)切換區(qū)域[x2,x3],其中,x1<x2<x3<x4,[x1,x4]為遠場像機、近場像機的測量重疊范圍;(2)在自主交會對接逼近階段,實時確定交會對接中兩個航天器的相對距離,根據(jù)相對距離與切換區(qū)域的關(guān)系選定不同相機的測量數(shù)據(jù);當(dāng)相對距離在切換區(qū)域之內(nèi)時,若為接近模式轉(zhuǎn)(3),若為撤離模式轉(zhuǎn)(4);(3)采用遠場像機的測量數(shù)據(jù),在每個控制周期,NumNear開始加1計數(shù),當(dāng)NumNear大于設(shè)定值后,開始采用近場像機的測量數(shù)據(jù);(4)采用近場像機的測量數(shù)據(jù),在每個控制周期,NumFar開始加1計數(shù),當(dāng)NumFar大于設(shè)定值后,開始采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法,用于交會 對接GNC控制系統(tǒng)的相對導(dǎo)航方案設(shè)計,還可推廣應(yīng)用于其它航天器交會對接最后平移靠 攏階段的相對導(dǎo)航方案設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0002] 早在60年代初期,航天科學(xué)家們就認(rèn)識到空間交會對接技術(shù)的重要性,同時認(rèn)為 實現(xiàn)空間交會對接有非常廣闊的前景,因此美國、前蘇聯(lián)、俄羅斯、歐洲、日本及我國航天科 學(xué)家們都積極地開展這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)研究。平移靠攏段作為交會對接過程中的最后逼 近,是交會任務(wù)和對接任務(wù)的銜接,其飛行過程和控制精度直接決定了交會對接任務(wù)的成 敗,因此尤為重要。
[0003] 在最后平移靠攏段,一般采用光學(xué)成像敏感器作為主要導(dǎo)航敏感器,以獲取兩個 航天器的相對位置和相對姿態(tài)導(dǎo)航信息,完成六自由度控制,實現(xiàn)兩個航天器的交會對接。 由于安全飛行距離、對接走廊、敏感器視場等約束條件的限制,單靠一臺敏感器(像機),無 法完成整個最后平移靠攏段的相對測量,因此光學(xué)成像敏感器通常包括遠場像機和近場像 機,通過分別識別遠、近場合作目標(biāo),接替完成最后平移靠攏段的相對測量。在工程設(shè)計時, 遠場像機和近場像機的測量范圍會有一定的重疊,以方便在交會對接的逼近或撤退過程中 完成測量數(shù)據(jù)的切換。這就意味著在上述測量重疊區(qū)域,遠場像機和近場像機均能提供有 效測量數(shù)據(jù),因此如何合理地使用這些數(shù)據(jù),完成遠、近場像機測量數(shù)據(jù)的使用切換,并保 證切換過程中自主交會對接導(dǎo)航平穩(wěn),以滿足載人飛船自主交會對接控制精度要求,是設(shè) 計人員需要考慮的。從目前公開發(fā)表的文獻和專利來看,尚無與此相關(guān)的交會對接遠、近場 切換使用方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種自主交會對接相對測 量敏感器遠、近場切換使用方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用 方法,所述的相對測量敏感器包括遠場像機和近場像機,遠場像機和近場像機的測量范圍 重疊;方法步驟如下:
[0006] (1)根據(jù)遠場像機、近場像機的測量重疊范圍,設(shè)計遠、近場測量數(shù)據(jù)切換區(qū)域 |^2,13],其中,11〈12〈13〈14,|^1,14]為遠場像機、近場像機的測量重疊范圍 ;
[0007] (2)在自主交會對接逼近階段,實時確定交會對接中兩個航天器的相對距離,當(dāng)相 對距離大于x3且遠場像機的測量有效時,優(yōu)先使用遠場像機的測量數(shù)據(jù),當(dāng)遠場像機測量 無效近場像機測量有效時,使用近場像機的測量數(shù)據(jù);遠、近場像機均無效時,不采集測量 數(shù)據(jù);
[0008] 當(dāng)相對距離處于步驟(1)中的切換區(qū)域時,設(shè)置遠場像機和近場像機連續(xù)測量標(biāo) 志NumFar和NumNear;當(dāng)只有一個像機的測量有效時,使用該相機的測量數(shù)據(jù),并將另外一 個像機的連續(xù)測量標(biāo)志清0;當(dāng)兩個像機的測量均有效時,若為接近模式轉(zhuǎn)步驟(3),若為 撤離模式轉(zhuǎn)步驟(4);
[0009] 當(dāng)相對距離小于x2且近場像機的測量有效時,優(yōu)先使用近場像機的測量數(shù)據(jù),當(dāng) 近場像機的測量無效遠場像機測量有效時,使用遠場像機的測量數(shù)據(jù);遠、近場像機均無效 時,不采集測量數(shù)據(jù);
[0010] (3)采用遠場像機的測量數(shù)據(jù),在每個控制周期,NumNear開始加1計數(shù),當(dāng) NumNear大于設(shè)定值NumNearMax后,開始采用近場像機的測量數(shù)據(jù);
[0011] (4)采用近場像機的測量數(shù)據(jù),在每個控制周期,NumFar開始加1計數(shù),當(dāng)NumFar 大于設(shè)定值NumFarMax后,開始采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)。
[0012] 所述步驟(3)中的設(shè)定值

【權(quán)利要求】
1. 一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法,所述的相對測量敏感器 包括遠場像機和近場像機,遠場像機和近場像機的測量范圍重疊;其特征在于方法步驟如 下: (1) 根據(jù)遠場像機、近場像機的測量重疊范圍,設(shè)計遠、近場測量數(shù)據(jù)切換區(qū)域 |^2,13],其中,11〈12〈13〈14,|^1,14]為遠場像機、近場像機的測量重疊范圍 ; (2) 在自主交會對接逼近階段,實時確定交會對接中兩個航天器的相對距離,當(dāng)相對 距離大于x3且遠場像機的測量有效時,優(yōu)先使用遠場像機的測量數(shù)據(jù),當(dāng)遠場像機測量無 效近場像機測量有效時,使用近場像機的測量數(shù)據(jù);遠、近場像機均無效時,不采集測量數(shù) 據(jù); 當(dāng)相對距離處于步驟(1)中的切換區(qū)域時,設(shè)置遠場像機和近場像機連續(xù)測量標(biāo)志NumFar和NumNear;當(dāng)只有一個像機的測量有效時,使用該相機的測量數(shù)據(jù),并將另外一個 像機的連續(xù)測量標(biāo)志清O;當(dāng)兩個像機的測量均有效時,若為接近模式轉(zhuǎn)步驟(3),若為撤 離模式轉(zhuǎn)步驟(4); 當(dāng)相對距離小于x2且近場像機的測量有效時,優(yōu)先使用近場像機的測量數(shù)據(jù),當(dāng)近場 像機的測量無效遠場像機測量有效時,使用遠場像機的測量數(shù)據(jù);遠、近場像機均無效時, 不采集測量數(shù)據(jù); ⑶采用遠場像機的測量數(shù)據(jù),在每個控制周期,NumNear開始加1計數(shù),當(dāng)NumNear大 于設(shè)定值NumNearMax后,開始采用近場像機的測量數(shù)據(jù); (4)采用近場像機的測量數(shù)據(jù),在每個控制周期,NumFar開始加1計數(shù),當(dāng)NumFar大于 設(shè)定值NumFarMax后,開始采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法, 其特征在于:所述步驟(3)中的設(shè)定值NumNk^Max 其中,兩航天器的相對接近速度為vl,控制周期為dt,K1為切換系數(shù),為整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法, 其特征在于:所述步驟(4)中的設(shè)定值 其中,兩航天器的相對撤離速度為v2,控制周期為dt,K2為切換系數(shù),為整數(shù)。
【文檔編號】G01C11/00GK104236554SQ201410459342
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】解永春, 張昊, 于丹, 張維瑾, 胡軍 申請人:北京控制工程研究所
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