[發(fā)明專利]一種主被動(dòng)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910303921.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN109991680B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭珍珍;盛蕾;胡海鷹;董磊;朱永生;王威;陳起行
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號(hào): G01V11/00
• 分類號(hào): G01V11/00;G01S13/66;B64G1/66
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發(fā)明提供了一種主被動(dòng)結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)及方法、衛(wèi)星系統(tǒng)，采用超大視場(chǎng)可見光相機(jī)遠(yuǎn)距離被動(dòng)搜索空間碎片，發(fā)現(xiàn)存在威脅的空間碎片后采用雷達(dá)近距離主動(dòng)跟蹤空間碎片，通過主被動(dòng)結(jié)合的方式搜索、發(fā)現(xiàn)、跟蹤存在碰撞威脅的空間碎片。信息處理模塊控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)超大視場(chǎng)可見光相機(jī)對(duì)全方位的宇宙空間的空間碎片進(jìn)行被動(dòng)搜索，并將搜索結(jié)果發(fā)送至信息處理模塊；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)空間碎片與主星的距離在50km內(nèi)，則雷達(dá)對(duì)宇宙空間的威脅空間碎片進(jìn)行主動(dòng)跟蹤，并將跟蹤結(jié)果發(fā)送至信息處理模塊；信息處理模塊根據(jù)所述跟蹤結(jié)果判斷是否需要主星躲避所述威脅空間碎片，若是，則提醒主星進(jìn)行躲避。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種主被動(dòng)結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)及方法、衛(wèi)星系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太空中空間碎片數(shù)量每年在大幅增長(zhǎng)，特別是近幾年來碎片數(shù)量急劇增加，對(duì)在軌航天器安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅和破壞，且一旦發(fā)生碰撞產(chǎn)生的殘骸和碎片將會(huì)造成更惡劣的空間環(huán)境，對(duì)航天活動(dòng)的安全造成更大的威脅。目前，在軌物體中94％都屬于無使用價(jià)值的空間碎片。空間碎片常規(guī)的監(jiān)測(cè)手段可分為地基監(jiān)測(cè)和天基監(jiān)測(cè)兩類，地基觀測(cè)易受氣象、地理位置以及時(shí)間的限制，存在監(jiān)視范圍受限、探測(cè)時(shí)效性不強(qiáng)、數(shù)據(jù)更新率較慢、且目前地基只能對(duì)厘米級(jí)及更大尺寸的碎片進(jìn)行觀測(cè)、跟蹤，而小尺寸的空間碎片(10cm)則只能通過天基探測(cè)的手段進(jìn)行觀測(cè)。天基空間碎片監(jiān)視采用一顆或幾顆觀測(cè)衛(wèi)星進(jìn)行空間布局，對(duì)其視場(chǎng)范圍內(nèi)的空間碎片進(jìn)行觀測(cè)，并將觀測(cè)信息發(fā)送給其他航天器，這種方法具有機(jī)動(dòng)靈活、不受疆域和氣象條件限制、可近距離詳細(xì)觀測(cè)小尺寸的空間碎片的特點(diǎn)，觀測(cè)數(shù)據(jù)精度更高。但是，天基空間碎片監(jiān)測(cè)無法實(shí)時(shí)、全天時(shí)、全天域地追蹤空間在軌物體，更無法獲知第一手的空間威脅碎片的軌道信息。因此，為了保障航天活動(dòng)的安全，迫切需要發(fā)展航天器空間碎片自感知的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種主被動(dòng)結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)及方法、衛(wèi)星系統(tǒng)，以解決空間碎片監(jiān)測(cè)無法實(shí)時(shí)、全天時(shí)、全天域地追蹤空間在軌物體的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種主被動(dòng)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，所述空間碎片自感知系統(tǒng)包括超大視場(chǎng)可見光相機(jī)、雷達(dá)、信息處理模塊與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其中：

所述超大視場(chǎng)可見光相機(jī)和所述雷達(dá)安裝在所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述超大視場(chǎng)可見光相機(jī)和所述雷達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述超大視場(chǎng)可見光相機(jī)用于對(duì)全方位的宇宙空間的空間碎片進(jìn)行被動(dòng)搜索，并將被動(dòng)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(duì)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(dòng)跟蹤，并將所述主動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

可選的，在所述的主被動(dòng)結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)中，所述被動(dòng)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(jì)算出所述空間碎片的脫靶量。

可選的，在所述的主被動(dòng)結(jié)合的空間碎片自感知系統(tǒng)中，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(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)將所述超大視場(chǎng)可見光相機(jī)對(duì)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(yùn)動(dòng)方位角以及亮度特征變化。