[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

技術領域

本發明涉及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，屬于航天器在軌維修維護技術領域。

背景技術

高軌衛星通用抓捕機構是衛星平臺集成的針對高軌衛星發動機噴嘴的姿態失穩目標錐桿式抓捕機構。全局感知相對位姿實時測量裝置利用激光測距儀在發動機噴嘴內部的測量結果，實時計算兩衛星間相對位姿關系。隨著我國高軌高價值衛星工作時間的增加，在軌故障率將持續上升，發展高價值衛星在軌維修技術，首先要研究在軌失穩目標抓捕技術。

由于抓捕機構傳感器配合實時性很高的算法工作，使其無需依靠星上其他圖像傳感器進行復雜的圖像處理運算獲得目標相對位姿信息，與傳統錐桿式抓捕機構相比，全局感知測量抓捕機構更具有主動性。其采用主動激光測量裝置實時測量兩衛星相對位姿，相對于國內外其他錐桿式抓捕機構采用機械直接接觸抓捕的方式，由于采用非接觸的相對測量，降低了抓捕機構與失穩衛星接觸將其頂飛的概率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供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，該方法實現了相對位姿測量的高實時、高精度和非接觸式測量，最大限度的降低碰撞概率，大大減少了由抓捕失敗造成的目標逃逸。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

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，包括如下步驟：

步驟(一)、將n個激光測距儀安裝在第一安裝架上，將m個激光測距儀安裝在第二安裝架上，并將第一安裝架安裝在衛星抓捕機構的頂端，將第二安裝架安裝在衛星抓捕機構的底端，其中n個激光測距儀處在與衛星抓捕機構的軸線垂直的同一個平面上，m個激光測距儀處在與衛星抓捕機構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)、將衛星抓捕機構伸入目標衛星發動機噴嘴時，安裝在衛星抓捕機構頂端的n個激光測距儀首先進入目標衛星發動機噴嘴，分別測量得到n個激光測距儀與衛星發動機噴嘴內壁的距離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，調整衛星抓捕機構與衛星發動機噴嘴的相對位置，避免發生碰撞；

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

步驟(五)、將m個激光測距儀所在平面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內壁相交得到橢圓截面P’，根據激光測距儀距離衛星抓捕機構中心軸線的距離D，和m個激光測距儀與衛星發動機噴嘴內壁的距離d_2j，j＝1,2…m，計算m個激光測距儀發出的激光與衛星發動機噴嘴內壁的交點坐標(x_j，y_j)，j＝1,2…m，具體公式如下：