[发明专利]用于在轨服务的空间目标模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及航天器的在轨服务、目标测量及目标捕获的技术领域，具体地讲，是指用于在轨服务的空间目标模拟系统。

背景技术

所谓的在轨服务,是指在太空中通过人、机器人（或类机器人卫星）或两者协同来完成涉及延长卫星、平台、空间站附属舱和空间运载器寿命和能力的空间装配、维修和服务任务。

以往，在在轨服务任务中，对目标自主捕获技术的研究多集中于目标捕获策略、目标捕获规划与控制、目标捕获建模与控制等。对待捕获目标本身的特点及运动特性关注较少，在这些研究中，常将目标简化为三轴稳定或绕固定贺旋转的刚体。随着相关技术的发展和研究日益深入，在轨服务技术正逐步迈向工程实现阶段，迫切需要掌握待服务对象的运动学和动力学特性，并进行准确模拟，以为在地面开展充分的试验验证提供与在轨任务接近的操作对象，这是开展在轨服务任务仿真和试验验证的前提和基础。

目前，对自旋非合作目标在轨捕获技术的研究已取得一定的成果，包括自旋目标的测量和运动预测、捕获前规划、捕获后复合体系统稳定控制等。同时，对自旋目标运动特性分析及地面模拟方法也开展了部分研究，目前主要模拟的方法包括数字仿真、三轴转台和转台+气浮台。其中，数字仿真方法在系统分析与设计阶段十分重要，具有实现简单、投资少、灵活性高的优点，但某些部分难以用精确的数学模型进行描述，比如实际操作过程中的误差模型就很难精确的建立；在三轴转台方法中虽介入了物理模型，但由于其几何构型和体积方面的约束，不适合直观的演示目标的自主捕获任务，常用于研究目标姿态，模拟自旋轴的姿态运动；转台+气浮台的方式能很好的对自旋目标的位置和姿态进行模拟，在模拟效果上最为真实，但试验系统的建立和试验任务的开展非常复杂，需要投入巨大的成本，不利于前期关键技术的试验验证和典型操作任务的演示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于在轨服务的空间目标模拟系统，其可克服上述缺陷，建立一种集合在轨航天器典型几何特征的目标模拟系统，并实现空间目标运动状态的模拟。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于空间在轨服务的空间目标模拟系统，包括在几何特征上模拟真实在轨卫星的空间目标本体模拟部分及空间目标运动模拟部分，所述的空间目标本体模拟部分，包括有卫星本体、太阳帆板、太阳帆板支架、通信天线背板、星箭对接环和远地点发动机，所述的太阳帆板设于所述的太阳帆板支架上，所述的太阳帆板支架、星箭对接环及远地点发动机设于所述的卫星本体上；所述的空间目标运动模拟部分包括空间目标质心位姿模拟部分及自旋运动模拟部分，所述的自旋运动模拟部分放置与空间目标质心位姿模拟部分上，所述的自旋运动模拟部分与所述的星箭对接环相连。

上述的空间目标质心位姿模拟部分为工业机器人。

上述的自旋运动模拟部分，其包括自旋轴、齿轮传动机构、驱动装置、力传感器及固定轴，所述的齿轮机构与所述的驱动装置相连，所述的齿轮传动机构、力传动器设于所述的固定轴上，所述的自旋轴与所述的齿轮传动机构相连。

上述的齿轮传动机构包括安装座、主动齿轮、中间齿轮及从动齿轮，所述的主动齿轮、中间齿轮及从动齿轮安装在所述的安装座上，所述的主动齿轮与所述的驱动装置相连，所述的主动齿轮与所述的中间齿轮相啮合，所述的从动齿轮与所述的中间齿轮相啮合。

采用上述技术方案后，本发明，可实现空间目标本体几何特征和运动状态的模拟，为在轨服务、目标测量及目标捕获的技术的研究提供操作对象。

附图说明

图1是            本发明空间目标模拟系统功能的示意图；

图2是            本发明的空间目标模拟系统的结构示意图；

图3是            本发明的空间目标本体模拟部分的结构示意图；

图4是            本发明的空间目标运动模拟部分的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。