【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天等离子体推进，具体地，涉及一种远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统及方法。
技术介绍
1、等离子体推进系统是最先进的空间推进技术之一。等离子体推进系统具有高比冲的优势，应用在航天器上能大幅减少推进剂的使用，提高载荷比。因此，等离子体推进适合于深空探测、卫星的轨道保持和轨道转移等空间飞行任务，具有广阔的应用前景。
2、航天器应用等离子体推进技术以后，由于其特殊的羽流环境，会改变航天器周围的等离子体环境，导致电、磁、热等方面环境的改变，从而引发溅射腐蚀、热沉积、力矩效应、充放电效应，影响推进器的性能和寿命甚至引发航天器失效。
3、等离子体推进器羽流可以分为近场羽流和远场羽流两个区域。近场羽流和远场羽流的界定取决于羽流与航天器的相互作用。远场羽流区是指考虑羽流开始受到航天器结构、空间环境等因素影响所对应的范围，其空间尺度远大于推进器的尺寸。远场羽流能够和航天器其他部件相互作用，影响航天器整体安全性。截止目前，等离子体推进系统与航天器之间的相容性问题仍然受到关注，推进器远场羽流与航天器之间相互作用未被完全解释。因此，对远场羽流的在轨监测能够深入了解羽流形成机理，减少远场羽流和航天器其他部件的相互作用，确保航天器各部件协同工作。
4、成像法是目前监测推进器运行状态的重要手段之一。成像法作为非接触式测试方法，不会干扰放电过程，测量准确性高，具有较高的空间分辨率和时间分辨率，可用于批量测试推进器，因此很适用于测试推进器羽流。但成像法发展时间较短，目前缺乏相对可靠的监测装置及方法，尤其是
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出了一种远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统及方法，对远场羽流弱光区光强进行准确提取。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统：
4、所述成像监测系统包括多通道光学成像监测装置、驱动控制装置、太阳能帆板、航天器、阴极、等离子体推进器和羽流；
5、所述多通道光学成像监测装置包括成像装置机体、多通道成像装置、相机装置、信号输出系统和电源系统；
6、所述成像装置机体用于减少羽流对多通道成像设备的侵蚀作用并且对其他设备起到支撑作用；
7、所述多通道成像装置和相机装置安置于成像装置机体内部；
8、所述多通道成像装置用于得到不同波长下的羽流图像；所述相机装置用于对经过多通道装置的羽流图像成像；
9、所述信号输出系统用于输出相机监测装置监测的图像数据。
10、所述航天器的两侧设置有太阳能帆板，航天器的一端设置等离子推进器，所述等离子体推进器喷射出羽流；
11、所述驱动控制装置与阴极安装于等离子推进器所在端的两侧，所述驱动控制装置能够在太空中移动进行作业，驱动控制装置上安装有多通道光学成像监测装置，通过驱动控制装置来调节多通道光学成像监测装置，使得多通道光学成像监测装置的镜头轴线与等离子体推进器的羽流轴线垂直，从而拍摄远场羽流图像数据；
12、进一步地，所述成像装置机体包括相机盖、合页、相机外壳、电机底座、相机底座、铁丝网底座和轮盘底座；
13、所述相机盖通过两个合页连接在相机外壳外，通过电控使相机盖能够绕合页的轴旋转，当装置运行时，相机盖旋转至外侧，从而遮蔽近场羽流区域，使相机仅能拍摄到远场羽流；当装置停止运行时，相机盖旋转至内侧，避免羽流对相机的侵蚀。
14、相机外壳包裹在其他部件外，用于隔绝羽流对相机的侵蚀；电机底座、相机底座、铁丝网底座和轮盘底座起到支撑作用。
15、进一步地，所述多通道成像装置包括轮盘外壳、轮盘、滤波片、轮盘盖和电机；
16、所述轮盘与电机同轴，电机放置在电机底座上，轮盘在电机的作用下进行以90°为间隔的旋转；四个滤波片根据推进器所使用的工质的特征波长而采用相应波长，分别过滤形成不同波长下的羽流图像；轮盘外壳放置于轮盘底座上，其在上侧开有一个与滤波片大小相同的圆孔，并且与轮盘最顶端放置的滤波片同轴。
17、进一步地，所述相机装置包括铁丝网、镜头、相机和散热片；
18、其中铁丝网与轮盘外壳上的圆孔同轴，放置于铁丝网底座上，用于屏蔽羽流磁场，减少其对相机的干扰作用；镜头和相机进行成像，其中镜头与铁丝网同轴，相机与镜头相连，放置在相机底座上；散热片贴于相机上、左、右三侧，用于相机散热。
19、一种远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统的监测方法：
20、所述方法具体包括以下步骤：
21、s1：对于某一型号的等离子体推进器，使用驱动控制装置调节成像装置机体使得镜头轴线与推进器羽流轴线垂直，在地面和在轨条件分别为该型号的等离子体推进器搭建远场羽流多通道光学成像监测装置；
22、s2：在地面条件下启动等离子体推进器直至运行稳定，调节各项参数，拍摄羽流成像照片；
23、s3：基于s2中的不同工况参数和羽流成像照片进行拟合，建立二者映射的数据库；
24、s4：当在轨等离子体推进器运行时，当等离子体羽流稳定时，开启装置拍摄羽流成像照片；
25、s5：将在轨羽流成像照片与地面羽流成像照片进行比对，判断在轨推进器所处状况。
26、进一步地，在s2中，所述各项参数包括调节温度、气压、输入电压、工质流量和励磁电压；
27、在s3中，具体包括：
28、s31：对s2中拍摄的羽流图像数据进行高斯降噪处理；
29、s32：基于谱线比的方法，对图像数据进行三维反演，将光强数据转化为电子温度、原子密度和离子密度数据；
30、s33：建立不同工况参数与图像所得数据的映射数据库。
31、进一步地，在s4中，具体包括：
32、s41：用驱动控制装置调节成像装置机体使得镜头轴线与推进器羽流轴线垂直；
33、s42：当等离子体羽流稳定时，开启装置，旋转相机盖至外侧，拍摄羽流成像照片并记录此时推进器运行状况；
34、在s5中，具体包括：
35、s51：将s4中拍摄的羽流成像图像数据进行高斯降噪处理；
36、s52：基于谱线比的方法，对图像数据进行三维反演，将光强数据转化为电子温度、原子密度、离子密度等数据；
37、s53：将在轨图像所得数据与数据库中地面图像所得数据进行对比，得到在轨推进器工况参数与运行状况。
38、一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
39、一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
40、本专利技术有益效果
41、相较于现有技术，本专利技术具有如下优势：
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述成像监测系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述成像监测系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述成像监测系统，其特征在于：
5.一种执行权利要求1-4中任意一项所述的远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统的监测方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述监测方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述监测方法，其特征在于：
8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5至7中任意一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求5至7中任意一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述成像监测系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述成像监测系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述成像监测系统，其特征在于：
5.一种执行权利要求1-4中任意一项所述的远场羽流弱光区在轨多通道光学成像监测系统的监测方法，其特征在于：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱悉铭，康永琦，文胜，王彦飞，王璐，于达仁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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