[發明專利]一種星上點目標軌跡跟蹤系統

有效

• 申請號: 201510191301.1
• 申請日: 2015-04-21
• 公開（公告）號: CN104820440B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 付智紅;劉冰;康建兵;彭宏剛;周峰
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明涉及屬于光學成像與遙感器技術領域，特別是一種星上點目標軌跡跟蹤系統。

背景技術

星載遙感相機在隨衛星飛行時采用推掃或凝視方式對景物目標的進行成像或者對預知的點目標進行跟蹤成像。傳統星上點目標軌跡跟蹤系統和方法有兩種，一種是地面測控系統將點目標運動軌跡的所有位置信息上傳至衛星，衛星通過側擺來調整星載遙感相機的視軸，從而對點目標所有位置進行逐個跟蹤，此系統或方法依賴于衛星的側擺，其定位精度也受限制于衛星的側擺定位精度，完成點目標的軌跡跟蹤需要上傳大量的位置信息，造成上傳通信壓力；另一種方法是地面測控系統將預存點目標運動軌跡各個位置的指令上傳至衛星，衛星將這些指令按照時間序列逐條發送給相機，相機按照接收的指令序列實現對點目標運動軌跡的連續跟蹤，此系統或方法同樣也需要上傳大量指令數據，造成上傳統通信壓力。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種不需要通過衛星側擺相機就能自動實現對點目標運動軌跡的連續跟蹤的星上點目標軌跡跟蹤系統。

本發明的技術解決方案是：一種星上點目標軌跡跟蹤系統，包括時間管理單元、指向控制單元、指向鏡電機機構，其中

時間管理單元，接收地面測控系統發送的預知點目標運動軌跡的參數數據包、衛星星務時間后，提取參數數據包中的跟蹤起始時間t₀、跟蹤結束時間t_end后將參數數據包轉發給指向控制單元，并以收到的衛星星務時間作為基準開始計時，當計時至跟蹤起始時間t₀時控制指向控制單元開始啟動跟蹤控制，當計時至跟蹤結束時間t_end時控制指向控制單元結束跟蹤控制；所述參數數據包包括跟蹤起始時間t₀、跟蹤結束時間t_end、地面測控系統將預知點目標的運動軌跡擬合成指向鏡電機機構的角度跟蹤曲線后，進行分解得到的俯仰向跟蹤曲線和滾動向跟蹤曲線對應的高次多項式的系數；

指向控制單元，接收到參數數據包后進行解析并還原得到俯仰向曲線和滾動向曲線，計算出初始時刻對應的指向鏡電機機構俯仰向、滾動向的角度位置后產生功率驅動信號，并控制指向鏡電機伺服到初始時刻對應俯仰向、滾動向的角度位置；將跟蹤起始時間t₀和跟蹤結束時間t_end間的時間長度均分成m份后得到每份的時間長度，并將其作為指控制周期△t，計算出每個控制周期指向鏡電機需要伺服到的俯仰向、滾動向的角度位置，當時間管理單元計時到曲線跟蹤起始時間t₀時，產生功率驅動信號控制指向鏡電機伺服到每個控制周期對應的俯仰向、滾動向的角度位置，當時間管理單元計時到曲線跟蹤結束時間t_end時，不再控制指向鏡電機；

指向鏡電機機構，接收指向控制單元發送的功率驅動信號并調整遙感相機的視軸。

所述的每個控制周期指向鏡電機需要伺服到的俯仰向、滾動向的角度位置為該控制周期起始時刻對應的俯仰向、滾動向的角度位置。

所述的控制周期△t小于遙感相機每幀圖像的成像周期，并在計算及存儲資源允許的情況下盡量小。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明與現有技術的相比，不需要通過衛星側擺相機就能自動實現對點目標運動軌跡的連續跟蹤，避免了光軸與視軸傳遞帶來的跟蹤誤差；

(2)本發明與現有技術的相比，使用指向鏡電機機構控制遙感相機進行跟蹤，轉動慣量更小、控制精度更高，提高了跟蹤系統的跟蹤精度；

(3)本發明與現有技術的相比，避免了連續上傳多條角度跟蹤指令或跟蹤曲線至遙感相機，只需要將時間參數和跟蹤曲線對應的多項式系數數據作為數據包傳輸，就可以控制遙感相機完成對點目標運動軌跡的連續跟蹤，通信效率高，減少了跟蹤系統的存儲壓力；

(4)本發明與現有技術的相比，控制方法簡單、準確、高效、適用面廣泛，能夠適用于多種對預知點目標進行跟蹤的遙感相機。

附圖說明

圖1為本發明星上點目標軌跡跟蹤原理示意圖；

圖2為本發明點目標運動軌跡轉換為指向鏡電機機構俯仰向滾動向角度原理圖；

圖3為本發明跟蹤曲線分段示意圖(以俯仰向為例)；

圖4為本發明指向鏡電機機構跟蹤運動過程示意圖(以俯仰向為例)。

具體實施方式