[发明专利]一种空间光电位置感知无线控制精确释放装置及释放方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间光电位置感知无线控制精确释放方法，特别是一种速度精确控制释放的试验装置和试验方法，属于航天器地面试验领域。

背景技术

在月球探测活动中，着陆器在月面上的安全着陆是任务实施的一个关键环节。由于在最终着陆时刻，着陆器有可能以一定的竖直速度、水平速度和姿态下落，由着陆支架吸收着陆冲击能量，并为着陆器提供支撑稳定的作用，一旦着陆支架在冲击过程中破坏，或者在俯仰方向的转动发生倾倒，将会使携带的巡视器无法工作，导致整个月球着陆探测任务的失败。为了验证着陆器的稳定性及着陆支架的缓冲性能，需要开展采用高塔投放着陆器的着陆缓冲试验，所以需要对着陆器进行精确的释放控制以模拟真实着陆器在月球表面的最后着陆过程。

现有投放控制装置采用机构解锁的形式，通过拔销触发机构动作，当摆杆运动到投放位置时，钢丝绳绷直拉出拔销，解锁机构动作实现着陆器与摆杆的分离。该技术控制钢丝绳的长度控制解锁时机，精度差，由多杆组成的解锁机构的解锁动作存在一定延时，而且着陆器在与摆杆分离后附带较多的解锁机构部件，一定程度上影响着陆器的运动，测量精度远远无法满足月球着陆的要求。

发明内容

本发明的技术目的是：克服现有技术的不足，提供了一种空间光电位置感知无线控制精确释放方法，实现了着陆器与投放装置在指定条件下的分离释放，以获得精确的着陆速度和姿态，从而对着陆器的稳定性及着陆支架的性能进行评估。

本发明的技术解决方案：

一种空间光电位置感知无线控制精确释放装置，其特征在于包括：多组光电传感器、光电支架、无线控制装置、释放装置、着陆器、测量装置和高塔；

光电支架，架设在高塔塔臂上用于安放光电传感器；

多组光电传感器，分别安装在光电支架上的不同位置，实时测量着陆器的摆动位置，当着陆器摆动到不同位置的光电传感器时，对应的光电传感器发出光电触发信号到无线控制装置；

无线控制装置，根据接收到的光电传感器发送的触发信号，发送释放控制信号到释放装置，同时发送测量触发信号到测量装置；

释放装置，连接着陆器和高塔摆杆，并在接收到无线控制装置发出的释放控制信号后，释放着陆器；

测量装置，接收到无线控制装置发送的测量触发信号后，实时测量着陆器的运动速度和姿态变化；

着陆器安装在高塔塔臂下方的摆杆上。

高塔包括塔身、塔臂、卷扬机、摆杆；

塔臂位于塔身的顶端，并可以沿塔身上下移动；摆杆悬挂于塔臂下方，并通过释放装置与着陆器相连；卷扬机位于塔身底部，用于将着陆器拉起，拉起位置位于所有光电传感器的左侧。

光电传感器包括3组光电传感器K1、K2、K3，光电传感器K1、K2、K3分别包括1个发射模块和1个接收模块；

光电传感器K1、K2、K3的发射模块实时向接收模块发送激光束。

光电支架为2个L形结构的支架，分别安装在摆杆两侧用于安放光电传感器的发射模块和接收模块；光电传感器K1、K2、K3安装在平行于塔臂的光电支架的横杆上，并且位置可调；光电传感器K2安放在摆杆摇摆到竖直时的对应位置，光电传感器K1和K3安装在光电传感器K2的左右两侧。

无线控制装置实现多路信号的快速传递，无线控制装置包括第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元；第一控制单元又包括三个串联的开关J1、J2、J3、遥控收发器和电源；初始状态，开关J1、J2处于断开状态，开关J3处于闭合状态；第一控制单元接收到光电传感器K1、K2、K3发送的触发信号，分别触发开关J1、J2闭合，开关J3断开；当触发J1、J2闭合时，开关J1、J2、J3同时闭合，第一控制单元内部电路接通，并通过遥控收发器以无线形式发送释放控制信号和测量触发信号到第二控制单元和多台第三控制单元；

第二控制单元、第三控制单元将接收到释放控制信号和测量触发信号转发至释放装置和测量装置。

释放装置采用挂弹夹或火工装置。

测量装置采用高速摄像机。

一种基于空间光电位置感知无线控制精确释放装置的释放方法，包括步骤如下：

(1)在高塔塔臂上安装光电支架，光电支架布置在摆杆两侧，支架的横杆沿塔臂方向；

(2)在光电支架的横杆上依次安装3组光电传感器K1、K2、K3，光电传感器K2安放在摆杆摇摆到竖直时的对应位置，光电传感器K1和K3安装在光电传感器K2的两侧，光电传感器K1靠近塔身方向，光电传感器K3远离塔身方向，将光电传感器K1、光电传感器K2、光电传感器K3的发送模块和接收模块之间的激光光束导通；