[發(fā)明專利]一種主被動結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)及方法、衛(wèi)星系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910303921.8
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN109991680B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭珍珍;盛蕾;胡海鷹;董磊;朱永生;王威;陳起行
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;G01S13/66;B64G1/66
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種主被動結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)，所述空間碎片自感知系統(tǒng)安裝在一微納衛(wèi)星上，所述微納衛(wèi)星伴飛于一主星，其特征在于，所述空間碎片自感知系統(tǒng)包括超大視場可見光相機、雷達(dá)、信息處理模塊與轉(zhuǎn)向機構(gòu)，其中：

所述超大視場可見光相機和所述雷達(dá)安裝在所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)帶動所述超大視場可見光相機和所述雷達(dá)轉(zhuǎn)動；

所述超大視場可見光相機用于對全方位的宇宙空間的空間碎片進(jìn)行被動搜索，并將被動搜索結(jié)果發(fā)送至所述信息處理模塊；

所述雷達(dá)用于對距離所述主星50km內(nèi)的宇宙空間的具有威脅的空間碎片進(jìn)行主動跟蹤，并將所述主動跟蹤的結(jié)果發(fā)送至所述信息處理模塊；

所述信息處理模塊根據(jù)所述被動搜索結(jié)果判斷是否有所述具有威脅的空間碎片，所述信息處理模塊根據(jù)所述主動跟蹤的結(jié)果判斷是否需要所述主星躲避所述具有威脅的空間碎片，若是，則提醒所述主星進(jìn)行躲避；

所述信息處理模塊控制所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)動；

所述主星為被保護(hù)的航天器，所述空間碎片自感知系統(tǒng)與主星在宇宙空間中相對靜止；

當(dāng)所述信息處理模塊根據(jù)空間碎片的目標(biāo)尺寸、運動方位角以及亮度特征變化判斷空間碎片是否存在威脅，若存在威脅則繼續(xù)跟蹤，包含所述空間碎片的連續(xù)幀圖像得出所述空間碎片與所述主星之間的距離小于50km時，控制所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)動，帶動所述雷達(dá)對準(zhǔn)所述具有威脅的空間碎片進(jìn)行主動跟蹤；

若所述空間碎片與所述主星之間的距離小于20km，且所述空間碎片與所述主星的相對位置是不斷靠近的，則提醒所述主星進(jìn)行躲避。

2.如權(quán)利要求1所述的主被動結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)，其特征在于，所述被動搜索結(jié)果包括全方位連續(xù)幀圖像，所述信息處理模塊根據(jù)所述全方位連續(xù)幀圖像剔除圖像中的恒星，解算出所述空間碎片的方位，第一次計算出所述空間碎片的脫靶量。

3.如權(quán)利要求2所述的主被動結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)，其特征在于，所述信息處理模塊將所述空間碎片的脫靶量發(fā)送至所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)將所述超大視場可見光相機對準(zhǔn)所述空間碎片進(jìn)行自閉環(huán)跟蹤，得出包含所述空間碎片的連續(xù)幀圖像，所述信息處理模塊根據(jù)包含所述空間碎片的連續(xù)幀圖像，得出所述空間碎片的目標(biāo)尺寸、運動方位角以及亮度特征變化。

4.如權(quán)利要求3所述的主被動結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)，其特征在于，所述主動跟蹤的結(jié)果包括所述空間碎片與所述主星之間的距離、所述空間碎片在視場中的方位角、所述空間碎片在視場中的俯仰角，以及所述空間碎片與所述主星的相對速度。

5.如權(quán)利要求4所述的主被動結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)，其特征在于，所述信息處理模塊根據(jù)所述空間碎片在視場中的方位角、所述空間碎片在視場中的俯仰角發(fā)送至所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)將所述雷達(dá)對準(zhǔn)所述空間碎片進(jìn)行自閉環(huán)跟蹤，得出所述空間碎片的目標(biāo)尺寸、運動方位角、俯仰角以及所述空間碎片與所述主星的相對速度。

6.一種主被動結(jié)合的空間碎片自感知方法，其特征在于，所述空間碎片自感知方法包括：

空間碎片自感知系統(tǒng)安裝在一微納衛(wèi)星上，所述微納衛(wèi)星伴飛于一主星，在所述空間碎片自感知系統(tǒng)中，

信息處理模塊控制轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)動，以帶動超大視場可見光相機對全方位的宇宙空間的空間碎片進(jìn)行被動搜索，并將被動搜索結(jié)果發(fā)送至所述信息處理模塊；

所述主星為被保護(hù)的航天器，所述空間碎片自感知系統(tǒng)與主星在宇宙空間中相對靜止；

當(dāng)所述信息處理模塊根據(jù)所述被動搜索結(jié)果判斷空間碎片是否存在威脅，若存在威脅則繼續(xù)跟蹤，當(dāng)空間碎片與所述主星的距離在50km內(nèi)，則雷達(dá)對宇宙空間的具有威脅的空間碎片進(jìn)行主動跟蹤，并將所述主動跟蹤的結(jié)果發(fā)送至所述信息處理模塊；

所述信息處理模塊根據(jù)所述主動跟蹤的結(jié)果判斷是否需要所述主星躲避所述具有威脅的空間碎片，若是，則提醒所述主星進(jìn)行躲避；

若所述空間碎片與所述主星之間的距離小于20km，且所述空間碎片與所述主星的相對位置是不斷靠近的，則提醒所述主星進(jìn)行躲避。

7.一種衛(wèi)星系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1～5任一項所述的空間碎片自感知系統(tǒng)與主星，所述空間碎片自感知系統(tǒng)安裝在一微納衛(wèi)星上，所述微納衛(wèi)星伴飛于所述主星。