[發明專利]一種用于高軌衛星通用抓捕機構的相對位姿實時測量方法

有效

• 申請號: 201410725469.1
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104536449A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 韓旭;李志;黃劍斌;龐羽佳;孫玉成;陳大可;朱夢萍
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G01C21/00;G01C3/00;G01C1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種用于高軌衛星通用抓捕機構的相對位姿實時測量方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟(一)、將n個激光測距儀(5)安裝在第一安裝架(1)上，將m個激光測距儀(6)安裝在第二安裝架(2)上，并將第一安裝架(1)安裝在衛星抓捕機構(3)的頂端，將第二安裝架(2)安裝在衛星抓捕機構(3)的底端，其中n個激光測距儀(5)處在與衛星抓捕機構(3)的軸線垂直的同一個平面上，m個激光測距儀(6)處在與衛星抓捕機構(3)的軸線垂直的同一個平面上，其中n、m均為正整數，且n≥3，m≥6；

步驟(二)、將衛星抓捕機構(3)伸入目標衛星發動機噴嘴(7)時，安裝在衛星抓捕機構(3)頂端的n個激光測距儀(5)首先進入目標衛星發動機噴嘴(7)，分別測量得到n個激光測距儀(5)與衛星發動機噴嘴(7)內壁的距離d_1i，i＝1,2…n；

步驟(三)、將所述n個距離值d_1i與設定的報警閾值進行對比，若n個距離值d_1i均大于報警閾值時，進入步驟(四)，否則，調整衛星抓捕機構(3)與衛星發動機噴嘴(7)的相對位置，避免發生碰撞；

步驟(四)、將安裝在衛星抓捕機構(3)底端的m個激光測距儀(6)伸入衛星發動機噴嘴(7)內部，分別測量得到m個激光測距儀(6)與衛星發動機噴嘴(7)內壁的距離d_2j，j＝1,2…m；

步驟(五)、將m個激光測距儀(6)所在平面P的圓心作為坐標原點O(0,0)，所述平面P向外延伸后與衛星發動機噴嘴(7)內壁相交得到橢圓截面P’，根據激光測距儀(6)距離衛星抓捕機構(3)中心軸線的距離D，和m個激光測距儀(6)與衛星發動機噴嘴(7)內壁的距離d_2j，j＝1,2…m，計算m個激光測距儀(6)發出的激光與衛星發動機噴嘴(7)內壁的交點坐標(x_j，y_j)，j＝1,2…m，具體公式如下：

xj=(D+d2j)×cosαjyi=(D+d2j)×sinαj(j=1,2,...m)]]>

其中：α_j為第j個激光測距儀的測量方向與X軸的夾角，所述X軸為m個激光測距儀中任意選取一個激光測距儀的測量方向；

步驟(六)、根據步驟(五)中得到的m個交點坐標(x_j，y_j)，j＝1,2…m，使用最小二乘法擬合出橢圓P’曲線方程如下：

約束條件為：b²-4ac＝0；

其中：α→=ABCDEFT;]]>

步驟(七)、由步驟(六)擬合出的橢圓P’曲線方程計算橢圓幾何中心(x_c,y_c)、長短軸(a,b)以及長軸夾角θ，具體公式如下：

xc=B·E-2C·D4AC-B2]]>

yc=B·D-2A·E4AC-B2]]>

a=2-2FA+C-B2+(A-CF)2]]>

b=2-2FA+C+B2+(A-CF)2]]>

θ=12arctamBA-C;]]>

步驟(八)、根據步驟(七)得到的橢圓P’的長軸a與短軸b，通過如下公式計算衛星抓捕機構(3)軸線與衛星發動機噴嘴(7)軸線之間的夾角以及衛星抓捕機構(3)距離衛星發動機噴嘴(7)的喉管的距離L:

若衛星發動機噴嘴(7)模型曲線函數為y＝f(x)，則：L＝f(b)。