本发明专利技术适用于航天领域，提供了一种空间非合作目标的交会对接方法和装置，该方法包括：地面导引至系统捕获范围内；依据能够确定空间非合作目标相对参数的测量部件的最简组合，分别确定测量视线角、相对距离及方位角；根据捕获量测结果，以扩展卡尔曼滤波算法进行相对导航；根据导航结果，分别执行CW参考轨迹制导和直线参考轨迹制导对目标进行跟踪，并给出了理想轨迹相对位置和相对速度方程；接近过程采用PID控制律和伪速率脉冲调制器进行推力控制。通过空间非合作目标的捕获、跟踪与接近，追踪航天器可以在进入捕获非合作目标工作范围后完成对空间非合作目标的自主捕获、连续跟踪与稳定接近，从而实现对空间非合作目标的交会对接。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术适用于航天领域，提供了一种空间非合作目标的交会对接方法和装置，该方法包括：地面导引至系统捕获范围内；依据能够确定空间非合作目标相对参数的测量部件的最简组合，分别确定测量视线角、相对距离及方位角；根据捕获量测结果，以扩展卡尔曼滤波算法进行相对导航；根据导航结果，分别执行CW参考轨迹制导和直线参考轨迹制导对目标进行跟踪，并给出了理想轨迹相对位置和相对速度方程；接近过程采用PID控制律和伪速率脉冲调制器进行推力控制。通过空间非合作目标的捕获、跟踪与接近，追踪航天器可以在进入捕获非合作目标工作范围后完成对空间非合作目标的自主捕获、连续跟踪与稳定接近，从而实现对空间非合作目标的交会对接。【专利说明】空间非合作目标的交会对接方法与装置
本专利技术属于航天航空领域，尤其涉及空间非合作目标的交会对接方法和装置。
技术介绍
随着航空航天技术的发展，由于航天器的维修、更新、组装的要求，空间在轨服务 已经成为空间探索任务的一个重要趋势，对空间目标尤其是空间非合作目标的交会对接的 需求也越来越迫切。 目前的交会对接试验大多针对空间合作航天器。其中，合作航天器通常包含以下 特征或结构：激光反射器、用于测距和通讯传输的射频发射器、易于区分的可见或可反射的 表观特征，抓捕固定装置以及合适的姿态控制系统。而不满足上述要求的其它航天器，则可 以称之为空间非合作目标。 由于空间非合作目标没有安装标靶以及反射器等特征结构，无法完成与空间非合 作目标的通信，不能准确的与非合作目标完成准确有效的交会对接。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种空间非合作目标的交会对接方法和装置，以解 决现有技术由于空间非合作目标没有安装标靶以及反射器等特征结构，无法完成与空间非 合作目标的通信，不能准确的与非合作目标完成准确有效的交会对接的问题。 本专利技术实施例是这样实现的，一种空间非合作目标的交会对接方法，所述方法包 括： 通过地面导引提供的空间非合作目标的位置信息，结合追踪航天器的绝对GPS信 息，控制追踪航天器的宽视场测量相机的捕获范围包括所述非空间合作目标； 根据所述宽视场相机捕获的目标，确定空间非合作目标的视线角测量信息； 追踪航天器根据所述视线角测量信息，调整对所述空间非合作目标的姿态指向； 当所述姿态指向满足微波测距仪的波束范围时，测距仪提供空间非合作目标的相 对距离与方位角信息； 根据所述空间非合作目标的相对距离与方位角信息，采用扩展卡尔曼滤波算法进 行相对导航，持续获得目标测量信息； 根据相对导航获取的空间非合作目标测量信息，依次进行C-W制导和直线制导， 确定接近轨迹； 根据所述接近轨迹，实施PID控制，对空间非合作目标进行缓慢稳定接近，以完成 空间非合作目标的交会对接。 本专利技术实施例的另一目的在于提供一种空间非合作目标的交会对接装置，所述装 置包括： 相机控制单元，用于通过地面导引提供的空间非合作目标的位置信息，结合追踪 航天器的绝对GPS信息，控制追踪航天器的宽视场测量相机的捕获范围包括所述非空间合 作目标； 视角线测量单元，用于根据所述宽视场相机捕获的目标，确定空间非合作目标的 视线角测量信息； 姿态指向调整单元，用于追踪航天器根据所述视线角测量信息，调整对所述空间 非合作目标的姿态指向； 方位角信息获取单元，用于当所述姿态指向满足微波测距仪的波束范围时，测距 仪提供空间非合作目标的相对距离与方位角信息； 相对导航单元，用于根据所述空间非合作目标的相对距离与方位角信息，采用扩 展卡尔曼滤波算法进行相对导航，持续获得目标测量信息； 接收轨迹确定单元，用于根据相对导航获取的空间非合作目标测量信息，依次进 行C-W制导和直线制导，确定接近轨迹； 接近单元，用于根据所述接近轨迹，实施PID控制，对空间非合作目标进行缓慢稳 定接近，以完成空间非合作目标的交会对接。 在本专利技术实施例中，通过空间非合作目标的捕获、跟踪与接近，追踪航天器可以在 进入捕获非合作目标工作范围后完成对空间非合作目标的自主捕获、连续跟踪与稳定接 近，从而实现对空间非合作目标的交会对接。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术实施例提供的空间非合作目标的交会对接方法的实现流程图； 图2是本专利技术实施例提供的空间非合作目标的交会对接的结构示意图； 图3是本专利技术实施例提供的空间非合作目标的交会对接硬件结构示意图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 本专利技术实施例可用于对非合作目标的交会对接，以填补现有技术中不能实现对空 间非合作目标的交会对接的问题，具体包括如下步骤：通过地面导引提供的空间非合作目 标的位置信息，结合追踪航天器的绝对GPS信息，控制追踪航天器的宽视场测量相机的捕 获范围包括所述非空间合作目标；根据所述宽视场相机捕获的目标，确定空间非合作目标 的视线角测量信息；追踪航天器根据所述视线角测量信息，调整对所述空间非合作目标的 姿态指向；当所述姿态指向满足微波测距仪的波束范围时，测距仪提供空间非合作目标的 相对距离与方位角信息；根据所述空间非合作目标的相对距离与方位角信息，采用扩展卡 尔曼滤波算法进行相对导航，持续获得目标测量信息；根据相对导航获取的空间非合作目 标测量信息，依次进行C-W制导和直线制导，确定接近轨迹；根据所述接近轨迹，实施PID控 制，对空间非合作目标进行缓慢稳定接近，以完成空间非合作目标的交会对接。下面详细论 述如下： 在本专利技术实施例中，包括以下几个重要的坐标系，介绍如下： (a)航天器质心轨道坐标系 航天器质心轨道坐标系（OoXoYoZo)简称为轨道坐标系。其坐标原点Oo为航天器 质心，Zo轴从航天器质心指向地心，Xo轴位于轨道平面内垂直于Zo轴，并指向在轨飞行的 前进方向；Yo轴使得OoXoYoZo构成右手正交系。 (b)航天器质心本体坐标系 航天器质心本体坐标系是右旋正交坐标系，原点Ob位于飞行基座质心，ObXb轴、 ObYb轴和ObZb轴指向航天器特征方向，在标称状态下与轨道坐标系平行。 (c)微波测距仪测量坐标系 微波测距仪的测量坐标系0ΜΧΜΥΜΖΜ，其坐标原点OM为微波测距仪天线的测量中 心点；XM轴与微波测距仪的波束中心轴平行，由原点指向探测方向。YM轴和ZM轴在垂直与 XM轴的平面内，YM轴指向测距仪发射机方向。0ΜΧΜΥΜΖΜ坐标系为右手直角坐标系，与微波 测距仪天线固连。 在标称状态下与追踪器质心本体坐标系平行。 (d)相机测量坐标系 相机测量坐标系0CXCYCZC的原点为相机测量中心；OCXC轴与光轴平行，由原点 指向相机探测方向；OCYC和OCZC轴在与OCXC垂直的平面内，OCYC方向指向接插件方向。 0CXCYCZC坐标系为右手直角坐标系，与相机固连。在标称状态下与SFR质心坐标系平行。 (e)微波测距仪相对距离：目标与微波测距仪测量坐标系原点间距离。 (本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空间非合作目标的交会对接方法，其特征在于，所述方法包括：通过地面导引提供的空间非合作目标的位置信息，结合追踪航天器的绝对GPS信息，控制追踪航天器的宽视场测量相机的捕获范围包括所述非空间合作目标；根据所述宽视场相机捕获的目标，确定空间非合作目标的视线角测量信息；追踪航天器根据所述视线角测量信息，调整对所述空间非合作目标的姿态指向；当所述姿态指向满足微波测距仪的波束范围时，测距仪提供空间非合作目标的相对距离与方位角信息；根据所述空间非合作目标的相对距离与方位角信息，采用扩展卡尔曼滤波算法进行相对导航，持续获得目标测量信息；根据相对导航获取的空间非合作目标测量信息，依次进行C‑W制导和直线制导，确定接近轨迹；根据所述接近轨迹，实施PID控制，对空间非合作目标进行缓慢稳定接近，以完成空间非合作目标的交会对接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁斌，李成，王学谦，刘厚德，张博，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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