[发明专利]一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法

说明书

本发明提供一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，包括：利用基于场强距离信息的位置定位法，获得星群成员的相对运动状态与位置关系；观测卫星利用星载雷达对非合作航天器进行探测搜索与粗定位，并根据定位信息选取合适的子星群作为吸附卫星；吸附卫星采用Lambert制导方式抵近非合作航天器；星载吸附装置根据星载相机解算的高精度测距信息，在目标进入吸附范围后工作，使吸附卫星吸附在非合作航天器表面；利用基于场强距离信息的位置定位法获得吸附卫星组合体的运动参数，进而实现对非合作航天器运动参数的识别。本发明具有无需图像处理与多源信息融合的优势，且操作简单，便于工程实现。

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体涉及一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，可用于在轨服务。

背景技术

随着航天技术的不断发展，在轨运行航天器数量呈指数级增长，空间抓捕、碎片清理、在轨加注等空间操作任务需求日趋迫切。上述任务对象多为处于运动状态且质量特性信息未知的非合作航天器，给在轨服务的实现带来了巨大挑战。如何在有限时域内获取非合作航天器的运动信息成为在轨服务的关键技术，受到学者广泛关注。

对于非合作航天器运动识别，目前已有的方法大多基于单颗航天器对目标实施观测。其中，基于单目视觉的非合作航天器的信息测量研究已有诸多成果。但考虑到复杂空间环境的影响，无法保证单一航天器能够长期处于良好的观测位置。对此，已有研究提出采用多颗航天器从不同视角对非合作航天器进行协同测量的多视点观测方法，但在暗弱空间环境下，星载相机观测广度和精度受限，且星载计算能力有限，对于实现图像处理和多源信息融合非常困难，难以直接测量获得非合作航天器的精确运动参数。

因此，如何利用有限的星载观测条件，在有限时域内获得非合作航天器的精确运动参数，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了实现有限时域内非合作航天器精确运动参数的识别，在微纳星群动态环境下，通过星间链路、简单接收装置、星载相机、星载雷达和电磁铁，提出了一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法。

本发明的技术方案为：一种基于星群指纹库的非合作航天器运动参数识别方法，包括以下步骤：

S1、利用基于场强距离信息的位置定位法，获得星群成员的相对运动状态与位置关系；

S2、观测卫星利用星载雷达对非合作航天器进行探测搜索与粗定位，并根据定位信息选取合适的子星群作为吸附卫星；

S3、吸附卫星采用Lambert制导方式抵近非合作航天器；

S4、星载吸附装置根据星载相机解算的高精度测距信息，在目标进入吸附范围后工作，使吸附卫星吸附在非合作航天器表面；

S5、利用基于场强距离信息的位置定位法获得吸附卫星组合体的运动参数，进而实现对非合作航天器运动参数的识别。

进一步地，所述步骤S1中基于场强距离信息的位置定位法具体包含以下步骤：

定义AP为无线接入点，在微纳星群中设定N颗动态基准星作为相对定位所需的AP，建立动态坐标系；动态坐标系是以虚拟中心星质心为原点，质心前进方向为X方向，地心方向为Z方向，Y方向满足右手螺旋定则的三维动态坐标系。其与地球惯性坐标系之间的关系如下：

O_M＝C₁·O₁

其中，

其中，u为纬度幅角，为轨道倾角，Ω为升交点赤经。因此，动态基准星基于北斗导航系统获取自身绝对位置信息作为集群定位的参考基准，并基于相对坐标转换完成基准星在集群星间相对定位。