[發明專利]一種用于空間站艙外機動監視器的導航、控制與成像系統

有效

• 申請號: 201210222814.0
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102736633A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 丁延衛;張曉敏;馬林
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G05D3/00
• 分類號: G05D3/00;G01S19/49
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種用于空間站艙外機動監視器的導航、控制與成像系統，其特征在于包括：前向相機、側向相機、標志器陣列、陀螺、GPS接收機、推力器組件、控制計算機、數碼相機和CMOS相機，其中：

前向相機：安裝在空間站艙外機動監視器的前端，用于獲取空間站艙外機動監視器前方的圖像信息；

側向相機：安裝在空間站艙外機動監視器的兩側，用于獲取空間站艙外機動監視器前進過程中兩側的圖像信息；

標志器陣列：安裝于空間站上需要監視的區域作為導航測量的標志；

陀螺：正交安裝在空間站艙外機動監視器本體坐標系三軸的方向上，測量空間站艙外機動監視器的絕對角速度在空間站艙外機動監視器本體坐標系三個坐標軸上的分量；所述的空間站艙外機動監視器本體坐標系的原點位于空間站艙外機動監視器的質心，X軸正方向為前向相機的光軸指向，Y軸正方向為側向相機的光軸指向，Z軸與X軸和Y軸滿足右手定則；

GPS接收機：安裝在空間站艙外機動監視器上，與安裝在空間站上的GPS接收機構成差分GPS測量系統，確定空間站艙外機動監視器相對于空間站的相對位置和相對速度；

推力器組件：作為空間站艙外機動監視器姿態控制和軌跡控制的執行機構；

數碼相機和CMOS相機：對空間站進行靜止黑白和彩色照片拍攝，獲取空間站的影像；

控制計算機：利用前向相機和側向相機所成的影像進行相對導航測量，當前向相機和側向相機所成的影像中包含有標志器陣列時，通過單目或雙目導航算法確定空間站與空間站艙外機動監視器的相對距離和相對方位，當前向相機和側向相機所成的影像中未包含有標志器陣列時，通過超近距離特征遺傳算法確定空間站與空間站艙外機動監視器的相對距離和相對方位；對陀螺的直接測量量進行積分，得到空間站艙外機動監視器本體坐標系相對慣性坐標系的姿態角，通過相平面控制算法對空間站艙外機動監視器的三軸姿態進行控制；利用差分GPS測量系統輸出的空間站與空間站艙外機動監視器在慣性坐標系中的相對位置和相對速度，或者利用前向相機和側向相機所成的影像進行解算得到的空間站與空間站艙外機動監視器在慣性坐標系中的相對位置和相對速度，對空間站艙外機動監視器進行軌跡控制。