[發明專利]微衛星導航系統地面驗證系統及方法

有效

• 申請號: 201410611936.8
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104443450A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 鄒興;侯建文;孫克新;鄧成晨;劉勝;趙美玲
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及衛星導航技術，具體地，涉及一種基于非合作小尺寸目標抵近的微衛星導航系統地面驗證系統及方法。

背景技術

在航天領域，在地面驗證基于目標抵近的衛星導航系統通常有半物理仿真和氣浮臺兩種方法。半物理仿真方法即衛星導航系統采用真實的產品和算法，采用計算機模擬被抵近目標的狀態特征和運動特征，并將以上信息通過地面測試接口輸入到衛星導航系統中的測量組件中。氣浮臺方法即在衛星和被抵近目標上安裝專用氣足，通過氣足噴氣使衛星和被抵近目標懸浮在氣浮臺上，再通過安裝在衛星和被抵近目標上的推進裝置模擬雙方在抵近過程中的相對運動。

目前航天領域沒有發現與本發明類似相關技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于非合作小尺寸目標抵近的微衛星導航系統地面驗證方法，可以在不降低試驗精度的基礎上大幅度降低地面驗證成本和資源消耗。

根據本發明的一個方面提供的微衛星導航系統地面驗證系統，包括非合作小尺寸目標模擬系統和微衛星導航系統；

微衛星導航系統包括抵近微衛星；

所述非合作小尺寸目標模擬系統用于模擬非合作小尺寸模擬系統與所述抵近微衛星之間的相對運動；所述微衛星導航系統用于非合作小尺寸目標模擬系統與所述抵近微衛星相對運動的導航。

優選地，所述非合作小尺寸目標模擬系統包括無人飛行器、三軸云臺以及非合作小尺寸目標模擬器；

所述無人飛行器通過所述三軸云臺連接所述非合作小尺寸目標模擬器；

所述非合作小尺寸目標模擬器具有非合作小尺寸目標的外形；

所述無人飛行器用于模擬非合作小尺寸目標與抵近微衛星之間的相對運動；

所述三軸云臺用于保持無人飛行器和非合作小尺寸目標模擬器之間的相對位置。

優選地，所述微衛星導航系統還包括多目視覺導航儀和空間微型近距探測雷達；

所述多目視覺導航儀設置在所述抵近微衛星的頂板上，用于非合作小尺寸目標模擬器距抵近微衛星為近距離時的導航；

空間微型近距探測雷達設置在抵近微衛星的頂板上，用于非合作小尺寸目標模擬器距抵近微衛星為中遠距離時的導航；

所述抵近微衛星用于將空間微型近距探測雷達和多目視覺導航儀的原始導航信息進行分析和處理生成導航反饋信息。

優選地，還包括飛行器控制地面站，

飛行器控制地面站用于無人飛行器控制指令的發送，所述無人飛行器的飛行狀態的接收、分析、顯示與保存。

優選地，還包括衛星無線監測設備；

所述衛星無線監測設備用于接收、分析、顯示與保存所述導航反饋信息。

優選地，所述的非合作小尺寸目標模擬器采用3D打印技術制成。

優選地，所述飛行狀態包括GPS信息、姿態信息、高度信息和速度信息中的任一種或任多種。

根據本發明的另一個方面提供的微衛星導航系統地面驗證方法，包括如下步驟：

步驟1：將非合作小尺寸目標模擬器通過三軸云臺搭載在無人飛行器上；

步驟2：飛行器控制地面站控制無人飛行器從抵近微衛星正上方按照預定的軌跡和速度下降，同時實時接收、分析、顯示和保存無人飛行器的飛行狀態；

步驟3：多目視覺導航儀和空間微型近距探測雷達對非合作小尺寸目標模擬器的空間位置和速度進行實時測量，并將測量的原始導航信息傳遞給抵近微衛星，生成導航反饋信息后發送給衛星無線監測設備；

步驟4：比對保存在飛行器控制地面站中的無人飛行器飛行狀態數據和保存在衛星無線監測設備中的導航反饋信息。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、本發明采用先進的無人飛行器，對抵近微衛星和非合作小尺寸目標之間的相對運動進行高精度的模擬；

2、本發明采用先進的3D打印技術，完全復現非合作小尺寸目標的幾何外形；

3、本發明通過具有空中懸停功能的無人飛行器將驗證試驗水平方向的距離要求轉換為垂直方向的距離要求；

4、本發明的實現過程和所需設備簡單，大幅度降低試驗的時間成本和經費成本。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明的原理組成示意框圖。

圖中：

1為無人飛行器；

2為三軸云臺；

3為非合作小尺寸目標模擬器；

4為多目視覺導航儀；