[发明专利]微卫星导航系统地面验证系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，具体地，涉及一种基于非合作小尺寸目标抵近的微卫星导航系统地面验证系统及方法。

背景技术

在航天领域，在地面验证基于目标抵近的卫星导航系统通常有半物理仿真和气浮台两种方法。半物理仿真方法即卫星导航系统采用真实的产品和算法，采用计算机模拟被抵近目标的状态特征和运动特征，并将以上信息通过地面测试接口输入到卫星导航系统中的测量组件中。气浮台方法即在卫星和被抵近目标上安装专用气足，通过气足喷气使卫星和被抵近目标悬浮在气浮台上，再通过安装在卫星和被抵近目标上的推进装置模拟双方在抵近过程中的相对运动。

目前航天领域没有发现与本发明类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于非合作小尺寸目标抵近的微卫星导航系统地面验证方法，可以在不降低试验精度的基础上大幅度降低地面验证成本和资源消耗。

根据本发明的一个方面提供的微卫星导航系统地面验证系统，包括非合作小尺寸目标模拟系统和微卫星导航系统；

微卫星导航系统包括抵近微卫星；

所述非合作小尺寸目标模拟系统用于模拟非合作小尺寸模拟系统与所述抵近微卫星之间的相对运动；所述微卫星导航系统用于非合作小尺寸目标模拟系统与所述抵近微卫星相对运动的导航。

优选地，所述非合作小尺寸目标模拟系统包括无人飞行器、三轴云台以及非合作小尺寸目标模拟器；

所述无人飞行器通过所述三轴云台连接所述非合作小尺寸目标模拟器；

所述非合作小尺寸目标模拟器具有非合作小尺寸目标的外形；

所述无人飞行器用于模拟非合作小尺寸目标与抵近微卫星之间的相对运动；

所述三轴云台用于保持无人飞行器和非合作小尺寸目标模拟器之间的相对位置。

优选地，所述微卫星导航系统还包括多目视觉导航仪和空间微型近距探测雷达；

所述多目视觉导航仪设置在所述抵近微卫星的顶板上，用于非合作小尺寸目标模拟器距抵近微卫星为近距离时的导航；

空间微型近距探测雷达设置在抵近微卫星的顶板上，用于非合作小尺寸目标模拟器距抵近微卫星为中远距离时的导航；

所述抵近微卫星用于将空间微型近距探测雷达和多目视觉导航仪的原始导航信息进行分析和处理生成导航反馈信息。

优选地，还包括飞行器控制地面站，

飞行器控制地面站用于无人飞行器控制指令的发送，所述无人飞行器的飞行状态的接收、分析、显示与保存。

优选地，还包括卫星无线监测设备；

所述卫星无线监测设备用于接收、分析、显示与保存所述导航反馈信息。

优选地，所述的非合作小尺寸目标模拟器采用3D打印技术制成。

优选地，所述飞行状态包括GPS信息、姿态信息、高度信息和速度信息中的任一种或任多种。

根据本发明的另一个方面提供的微卫星导航系统地面验证方法，包括如下步骤：

步骤1：将非合作小尺寸目标模拟器通过三轴云台搭载在无人飞行器上；

步骤2：飞行器控制地面站控制无人飞行器从抵近微卫星正上方按照预定的轨迹和速度下降，同时实时接收、分析、显示和保存无人飞行器的飞行状态；

步骤3：多目视觉导航仪和空间微型近距探测雷达对非合作小尺寸目标模拟器的空间位置和速度进行实时测量，并将测量的原始导航信息传递给抵近微卫星，生成导航反馈信息后发送给卫星无线监测设备；

步骤4：比对保存在飞行器控制地面站中的无人飞行器飞行状态数据和保存在卫星无线监测设备中的导航反馈信息。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用先进的无人飞行器，对抵近微卫星和非合作小尺寸目标之间的相对运动进行高精度的模拟；

2、本发明采用先进的3D打印技术，完全复现非合作小尺寸目标的几何外形；

3、本发明通过具有空中悬停功能的无人飞行器将验证试验水平方向的距离要求转换为垂直方向的距离要求；

4、本发明的实现过程和所需设备简单，大幅度降低试验的时间成本和经费成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的原理组成示意框图。

图中：

1为无人飞行器；

2为三轴云台；

3为非合作小尺寸目标模拟器；

4为多目视觉导航仪；