[發明專利]一種衛星自主連續觀測小行星的方法

有效

• 申請號: 201611138344.4
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106643742B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 王鵬;祝燕華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳靜

本發明公開了一種衛星自主連續觀測小行星的方法。首先以目標小行星為跟蹤觀測對象，根據小行星星歷，設計衛星理論飛行軌道參數，然后提出衛星星敏感器觀測小行星需要滿足四種基本光照條件：衛星和小行星相對距離滿足觀測特定距離要求；小行星處在太陽光照區能被完全觀測；地球未進入星敏感器視場；小行星可視星等小于可視星等閾值，其次判斷衛星星敏感器能否觀測到小行星：小行星是否在星敏感器視場范圍；小行星是否在星敏感器二維像面陣內，計算小行星相對衛星的理論方向矢量和方位角與俯仰角，最后調整星敏感器光軸與理論方向一致，對小行星進行真實觀測，為衛星自主連續觀測小行星提供數據支持。

技術領域

本發明屬于航天器深空探測的空間測量領域，尤其涉及一種衛星自主連續觀測小行星的方法。

背景技術

隨著深空探測技術的發展，小行星探測已成為21世紀深空探測的重要內容之一，開展小行星探測不僅有助于揭開太陽系和生命的起源、演化之謎，而且可促進地球防護、空間科學和空間技術應用的發展，能為更遠的深空探測關鍵技術提供驗證。

目前，各主要航天國家都十分重視深空探測戰略的制定工作，從戰略高度明確了各自的發展方向和重點，但目前對小行星的探測工作還處于初級階段，相關技術尚未成熟，有待進一步驗證和完善。小行星探測的主要手段包括：飛越探測、繞飛探測、著陸取樣探測三種方式，其中為了在小行星附近進行飛越探測和伴飛探測，都需要通過星載監測設備對小行星進行遠程觀測，以獲得小行星的地形、地貌等外部信息。此外，由于小行星周圍引力場復雜、測控信息匱乏、探測器與地面控制站通信延遲大等特點，傳統的無線電跟蹤技術難以滿足導航實時性的要求，使得小行星探測任務中的自主導航技術成為了小行星探測技術需要研究的重點之一。

綜上所述，由于傳統可見光相機無法始終連續跟蹤觀測小行星，因此這就使得研究針對小行星的新型光學測量方法顯得迫切重要，不僅可以為我國深空探測任務提供技術儲備，同時也可以促進其他相關研究課題和工程項目的進展，為我國航空航天技術進步做出貢獻。

發明內容

發明目的：本發明針對面向小行星的深空探測，衛星無法始終連續跟蹤觀測小行星導致信息缺失的問題，提出一種衛星利用星敏感器自主連續觀測小行星相對方向矢量的方法，為深空探測衛星提供高精度相對觀測信息。

技術方案：本發明提供的一種衛星自主連續觀測小行星的方法，步驟如下：

(1)以目標小行星為跟蹤觀測對象，根據小行星星歷，設計衛星理論飛行軌道參數；

(2)根據計算的衛星和小行星相對距離，判斷是否滿足星敏感器觀測距離要求，滿足則進入步驟(3)，否則進入步驟(10)；

(3)根據解算的太陽、地球和小行星三者位置關系，判斷小行星是否處在太陽光照區，是則進入步驟(4)，否則進入步驟(10)；

(4)根據解算的地球、衛星和小行星三者位置關系，判斷地球是否進入星敏感器視場，是則進入步驟(5)，否則進入步驟(10)；

(5)根據計算的小行星可視星等，判斷小行星可視星等是否小于星敏感器可觀測閾值，是則進入步驟(6)，否則進入步驟(10)；

(6)根據計算的小行星相對衛星方向矢量與星敏感器光軸指向夾角，判斷小行星是否在星敏感器視場范圍內，是則進入步驟(7)，否則利用萬向軸調整星敏感器光軸指向后，繼續判斷小行星是否在星敏感器視場范圍內，是則進入步驟(7)，否則進入(10)；

(7)根據計算的小行星在星敏感器二維像面陣坐標，判斷小行星是否在星敏感器二維像面陣內，是則進入步驟(7)，否則進入步驟(10)；

(8)根據計算的小行星相對衛星理論方向矢量和方位角與俯仰角，進入步驟(9)；