[发明专利]深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法

说明书

本发明提供了一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法，所述深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统包括小天体运动及环境模块、模拟逼近模块及实时仿真机，其中：所述小天体运动及环境模块被配置为构建小天体运动参数及环境，模拟真实的小天体目标；所述模拟逼近模块被配置为构建观测小天体的光学载荷的运动参数，模拟真实的卫星光学载荷，并对所述小天体运动及环境模块的背景图像进行采集，并且所述模拟逼近模块还被配置为将所述背景图像发送至所述实时仿真机；以及所述实时仿真机被配置为根据所述背景图像控制所述模拟逼近模块的运动，以使所述小天体运动及环境模块始终处于所述模拟逼近模块的视场中心。

技术领域

本发明涉及卫星导航制导与控制技术领域，特别涉及一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法。

背景技术

由于小天体轨道不确定性大，误差可达数百公里，且深空测控站测定轨观测时间过长，在两次测定轨间隔，小天体有极大的可能会出导航相机视场范围，因此，为实现小天体远距离逼近的目标，需采取光学自主导航结合深空测控站测定轨的方法。深空站测定轨的能力在短期内无法有较大的提升，加强光学载荷的性能是小天体远距离逼近任务成功的关键。

强自主、高精度且实时的自主光学导航是深空探测任务中的重要技术环节。小天体接近段是小天体探测的关键阶段，探测器在此阶段的导航性能决定了探测器能否安全精确地到达目标小天体。光学导航是目前接近段常用的导航方法，探测器通过星载相机获得小天体图像，进而确定小天体相对探测器的视线方向，以视线方向为观测量，结合探测器相对小行星的动力学方程，估计探测器相对小行星的位置与速度。然而在接近小天体的过程中，探测器相对小天体的运动轨迹近似为直线，这种几何构型使得光学相对导航的性能退化，精度降低。

在小天体探测任务的远距离接近段，光学导航目标一般为目标小天体光心。目标小天体的星等一般都较低，需要进行长时间曝光才能够成像，在曝光时间内，热力缩涨，机械振动，姿态偏移等多种原因会引起成像系统光轴在曝光时间内发生多次扰动，导航目标在CCD平面上的成像会发生偏移，成像将不再成点状或斑状分布而是产生拖曳，实际成像为轨迹，难以提取导航目标的特征信息进行精确导航。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统及方法，以解决现有的观测小天体远距离逼近的光学载荷的性能如何提升的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统，所述深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统包括小天体运动及环境模块、模拟逼近模块及实时仿真机，其中：

所述小天体运动及环境模块被配置为构建小天体运动参数及环境，模拟真实的小天体目标；

所述模拟逼近模块被配置为构建观测小天体的光学载荷的运动参数，模拟真实的卫星光学载荷，并对所述小天体运动及环境模块的背景图像进行采集，并且所述模拟逼近模块还被配置为将所述背景图像发送至所述实时仿真机；以及

所述实时仿真机被配置为根据所述背景图像控制所述模拟逼近模块的运动，以使所述小天体运动及环境模块始终处于所述模拟逼近模块的视场中心。

可选的，在所述的深空小天体远距离逼近的地面演示验证系统中，所述小天体运动及环境模块包括平行光源、小天体缩比模型、单轴转台及恒星背景幕布，其中：

所述小天体缩比模型放置在所述单轴转台上；

所述平行光源照射于所述小天体缩比模型上，用于模拟小天体表面不同角度的入射太阳光；

所述恒星背景幕布用于模拟深空背景环境，所述恒星背景幕布悬挂于所述小天体缩比模型背靠所述平行光源的一侧。