[發明專利]一種基于陣列影像的內衛星相對狀態測量系統及其方法

有效

• 申請號: 201410323068.3
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104061861A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 張育林;王兆魁;韓大鵬;侯振東;范麗;黨朝輝;安梅巖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01P3/36
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

1.一種基于陣列影像的內衛星相對狀態測量系統，其特征在于，包括：內衛星、容納內衛星的外衛星腔體、內衛星鎖緊與釋放機構和陣列影像定位系統；

所述內衛星為球體，所述外衛星腔體為中空的立方體結構；

所述內衛星鎖緊與釋放機構安裝在所述外衛星腔體的一個壁面上，在測量狀態開始前用于鎖緊內衛星，在測量狀態開始后用于釋放內衛星，使內衛星在外衛星腔體中自由飛行；

所述陣列影像定位系統包括發光陣列、接收陣列、驅動與采樣電路和狀態解算單元；所述發光陣列由N個激光器構成，所述接收陣列由N個接收器構成，每一個激光器發出的光被唯一一個所述接收器接收；所述驅動與采樣電路用于接收星載計算機的控制指令，并根據該控制指令驅動發光陣列上的激光器工作，并對接收陣列上各接收器采集到的信號進行采樣；所述狀態解算單元用于根據驅動與采樣電路輸出的采樣信號，解算出內衛星的相對狀態；所述狀態解算單元設計有數據輸出接口，所述數據輸出接口用于將解算出的內衛星相對狀態輸出到星載計算機。

2.根據權利要求1所述的基于陣列影像的內衛星相對狀態測量系統，其特征在于，所述接收器為光電探測器。

3.根據權利要求2所述的基于陣列影像的內衛星相對狀態測量系統，其特征在于，所述發光陣列由N個小型半導體激光器構成，包括第一發光子陣列和第二發光子陣列，所述第一發光子陣列和所述第二發光子陣列分別安裝在外衛星腔體的第一內壁和與所述第一內壁垂直的第二內壁上；N為自然數；

所述接收陣列由N個小型光電探測器構成，包括第一接收子陣列和第二接收子陣列，所述第一接收子陣列和所述第二接收子陣列分別安裝在外衛星腔體的第三內壁和與所述第三內壁垂直的第四內壁上；

并且，所述第一發光子陣列中的激光器數量與所述第一接收子陣列中的光電探測器數量相同，所述第一內壁和所述第三內壁為平行的相對設置的內壁；第一內壁上的每個激光器發出的激光均平行于陣列法線方向，垂直入射在第三內壁上的唯一一個光電探測器上；

所述第二發光子陣列中的激光器數量與所述第二接收子陣列中的光電探測器數量相同，所述第二內壁和所述第四內壁為平行的相對設置的內壁；第二內壁上的每個激光器發出的激光均平行于陣列法線方向，垂直入射在第四內壁上的唯一一個光電探測器上。

4.根據權利要求3所述的基于陣列影像的內衛星相對狀態測量系統，其特征在于，所述第一發光子陣列中相鄰激光器之間的最小間距為L1；

所述第二發光子陣列中相鄰激光器之間的最小間距為L2；

所述第一接收子陣列中相鄰光電探測器之間的最小間距為L3；

所述第二接收子陣列中相鄰光電探測器之間的最小間距為L4；

設入射在光電探測器上的激光光斑直徑為r；

則滿足以下關系式：

r＜L1≤10mm；

r＜L2≤10mm；

r＜L3≤10mm；

r＜L4≤10mm。

5.根據權利要求3所述的基于陣列影像的內衛星相對狀態測量系統，其特征在于，所述發光陣列和所述接收陣列在所述外衛星腔體的安裝壁面不同于所述內衛星鎖緊與釋放機構在所述外衛星腔體的安裝壁面。

6.根據權利要求2所述的基于陣列影像的內衛星相對狀態測量系統，其特征在于，所述發光陣列上各個激光器的工作模式為掃描模式，即：在一個數據采樣周期內，各激光器順次發光，在下一個激光器開始發光時，上一個激光器不再發光，每一時刻至多有一個激光器發光。