一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法
【專利摘要】一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法，步驟如下：(1)根據(jù)遠場像機、近場像機的測量重疊范圍，設計遠、近場測量數(shù)據(jù)切換區(qū)域[x2,x3]，其中，x1<x2<x3<x4，[x1,x4]為遠場像機、近場像機的測量重疊范圍；(2)在自主交會對接逼近階段，實時確定交會對接中兩個航天器的相對距離，根據(jù)相對距離與切換區(qū)域的關系選定不同相機的測量數(shù)據(jù)；當相對距離在切換區(qū)域之內(nèi)時，若為接近模式轉(3)，若為撤離模式轉(4)；(3)采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)，在每個控制周期，NumNear開始加1計數(shù)，當NumNear大于設定值后，開始采用近場像機的測量數(shù)據(jù)；(4)采用近場像機的測量數(shù)據(jù)，在每個控制周期，NumFar開始加1計數(shù)，當NumFar大于設定值后，開始采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法，用于交會 對接GNC控制系統(tǒng)的相對導航方案設計，還可推廣應用于其它航天器交會對接最后平移靠 攏階段的相對導航方案設計。

【背景技術】
[0002] 早在60年代初期，航天科學家們就認識到空間交會對接技術的重要性，同時認為 實現(xiàn)空間交會對接有非常廣闊的前景，因此美國、前蘇聯(lián)、俄羅斯、歐洲、日本及我國航天科 學家們都積極地開展這一領域的基礎技術研究。平移靠攏段作為交會對接過程中的最后逼 近，是交會任務和對接任務的銜接，其飛行過程和控制精度直接決定了交會對接任務的成 敗，因此尤為重要。
[0003] 在最后平移靠攏段，一般采用光學成像敏感器作為主要導航敏感器，以獲取兩個 航天器的相對位置和相對姿態(tài)導航信息，完成六自由度控制，實現(xiàn)兩個航天器的交會對接。 由于安全飛行距離、對接走廊、敏感器視場等約束條件的限制，單靠一臺敏感器（像機），無 法完成整個最后平移靠攏段的相對測量，因此光學成像敏感器通常包括遠場像機和近場像 機，通過分別識別遠、近場合作目標，接替完成最后平移靠攏段的相對測量。在工程設計時， 遠場像機和近場像機的測量范圍會有一定的重疊，以方便在交會對接的逼近或撤退過程中 完成測量數(shù)據(jù)的切換。這就意味著在上述測量重疊區(qū)域，遠場像機和近場像機均能提供有 效測量數(shù)據(jù)，因此如何合理地使用這些數(shù)據(jù)，完成遠、近場像機測量數(shù)據(jù)的使用切換，并保 證切換過程中自主交會對接導航平穩(wěn)，以滿足載人飛船自主交會對接控制精度要求，是設 計人員需要考慮的。從目前公開發(fā)表的文獻和專利來看，尚無與此相關的交會對接遠、近場 切換使用方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種自主交會對接相對測 量敏感器遠、近場切換使用方法。
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案是：一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用 方法，所述的相對測量敏感器包括遠場像機和近場像機，遠場像機和近場像機的測量范圍 重疊；方法步驟如下：
[0006] (1)根據(jù)遠場像機、近場像機的測量重疊范圍，設計遠、近場測量數(shù)據(jù)切換區(qū)域 |^2，13]，其中，11〈12〈13〈14，|^1，14]為遠場像機、近場像機的測量重疊范圍 ；
[0007] (2)在自主交會對接逼近階段，實時確定交會對接中兩個航天器的相對距離，當相 對距離大于x3且遠場像機的測量有效時，優(yōu)先使用遠場像機的測量數(shù)據(jù)，當遠場像機測量 無效近場像機測量有效時，使用近場像機的測量數(shù)據(jù)；遠、近場像機均無效時，不采集測量 數(shù)據(jù)；
[0008] 當相對距離處于步驟（1)中的切換區(qū)域時，設置遠場像機和近場像機連續(xù)測量標 志NumFar和NumNear;當只有一個像機的測量有效時，使用該相機的測量數(shù)據(jù)，并將另外一 個像機的連續(xù)測量標志清0;當兩個像機的測量均有效時，若為接近模式轉步驟（3)，若為 撤離模式轉步驟（4);
[0009] 當相對距離小于x2且近場像機的測量有效時，優(yōu)先使用近場像機的測量數(shù)據(jù)，當 近場像機的測量無效遠場像機測量有效時，使用遠場像機的測量數(shù)據(jù)；遠、近場像機均無效 時，不采集測量數(shù)據(jù)；
[0010] (3)采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)，在每個控制周期，NumNear開始加1計數(shù)，當 NumNear大于設定值NumNearMax后，開始采用近場像機的測量數(shù)據(jù)；
[0011] (4)采用近場像機的測量數(shù)據(jù)，在每個控制周期，NumFar開始加1計數(shù)，當NumFar 大于設定值NumFarMax后，開始采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)。
[0012] 所述步驟（3)中的設定值

【權利要求】
1. 一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法，所述的相對測量敏感器 包括遠場像機和近場像機，遠場像機和近場像機的測量范圍重疊；其特征在于方法步驟如 下： (1) 根據(jù)遠場像機、近場像機的測量重疊范圍，設計遠、近場測量數(shù)據(jù)切換區(qū)域 |^2，13]，其中，11〈12〈13〈14，|^1，14]為遠場像機、近場像機的測量重疊范圍 ； (2) 在自主交會對接逼近階段，實時確定交會對接中兩個航天器的相對距離，當相對 距離大于x3且遠場像機的測量有效時，優(yōu)先使用遠場像機的測量數(shù)據(jù)，當遠場像機測量無 效近場像機測量有效時，使用近場像機的測量數(shù)據(jù)；遠、近場像機均無效時，不采集測量數(shù) 據(jù)； 當相對距離處于步驟（1)中的切換區(qū)域時，設置遠場像機和近場像機連續(xù)測量標志NumFar和NumNear;當只有一個像機的測量有效時，使用該相機的測量數(shù)據(jù)，并將另外一個 像機的連續(xù)測量標志清O;當兩個像機的測量均有效時，若為接近模式轉步驟（3)，若為撤 離模式轉步驟（4); 當相對距離小于x2且近場像機的測量有效時，優(yōu)先使用近場像機的測量數(shù)據(jù)，當近場 像機的測量無效遠場像機測量有效時，使用遠場像機的測量數(shù)據(jù)；遠、近場像機均無效時， 不采集測量數(shù)據(jù)； ⑶采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)，在每個控制周期，NumNear開始加1計數(shù)，當NumNear大 于設定值NumNearMax后，開始采用近場像機的測量數(shù)據(jù)； (4)采用近場像機的測量數(shù)據(jù)，在每個控制周期，NumFar開始加1計數(shù)，當NumFar大于 設定值NumFarMax后，開始采用遠場像機的測量數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法， 其特征在于：所述步驟（3)中的設定值NumNk^Max 其中，兩航天器的相對接近速度為vl，控制周期為dt，K1為切換系數(shù)，為整數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種自主交會對接相對測量敏感器遠、近場切換使用方法， 其特征在于：所述步驟（4)中的設定值 其中，兩航天器的相對撤離速度為v2,控制周期為dt,K2為切換系數(shù),為整數(shù)。
【文檔編號】G01C11/00GK104236554SQ201410459342
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權日:2014年9月10日
【發(fā)明者】解永春, 張昊, 于丹, 張維瑾, 胡軍 申請人:北京控制工程研究所