[发明专利]用于空间碎片的自适应激光消旋方法

摘要

本发明公开了一种用于空间碎片的自适应激光消旋方法。该方法是在自适应激光消旋系统上实现的。该方法包括碎片追踪、实时对焦、碎片降速和消旋、平动降速实时评估、自适应平动降速、消旋实时评估、自适应消旋七个步骤。碎片追踪实现碎片分布分析且确定兴趣碎片目标；在自动对焦的基础上进行碎片降速和消旋；基于平动降速实时评估进行自适应平动降速；基于消旋实时评估的基础上进行自适应消旋。本发明的有益效果是，采用图像追踪子系统进行空间碎片分布实时分析，并挑选兴趣碎片目标；采用可变功率重频脉冲LID激光器与激光测距测速子系统、LID效果监测子系统，实现自适应碎片降速与消旋，以达到快速碎片消旋，提高碎片捕捉能力。

主权项

1.一种用于空间碎片的自适应激光消旋方法，该自适应激光消旋方法是在一种用于空间碎片的自适应激光消旋系统上实现的，所述的用于空间碎片的自适应激光消旋系统由图像追踪子系统(5)、追踪分析子系统(6)、测距测速激光发射子系统(21)、回波接收子系统(7)、LID子系统(12)、LID效果监控分析子系统(10)、自适应聚焦子系统(29)及主控制分析器(11)组成，其特征在于自适应激光消旋方法包括以下步骤：1)碎片追踪主控制分析器发出指令启动成像分析器，成像分析器通过成像控制器启动成像探测器，成像探测器获取广角镜头视场范围内的空间碎片分布图像，并将其通过成像控制器送至成像分析器进行高速实时分析；成像分析器从图像中分离出空间兴趣碎片目标，实时计算其中心离主光轴的角度偏差，并将该角度偏差值传送到主控制分析器；主控制分析器接收到该角度偏差值后，发出控制指令给电动转台，电动转台带动机身主体转至主光轴与空间兴趣碎片目标中心相交；2)实时对焦主控制分析器给次镜控制器发送控制指令带动次镜不断沿主光轴平移，此时，空间兴趣碎片目标可见光辐射沿主光轴依次通过主镜、次镜反射，穿过中心孔，经多色镜反射，再经分光片反射后，转至效果监测光轴，被CCD面阵探测器接收，形成空间兴趣碎片目标可见光图像；主控制分析器启动LID图像分析器实时分析该图像，计算图像的高频信息，直至高频分量最大，此时为对焦状态，主控制分析器给次镜控制器发送指令，停止次镜的移动；3)碎片降速和消旋主控制分析器发出指令启动LID激光器，按默认的脉冲能量和重频发出脉冲激光，经光功率放大器进行功率放大，然后经扩束镜扩束，沿主光轴方向依次穿过双色镜、多色镜、中心孔后，经次镜反射、主镜反射后，聚焦至作用点，激光脉冲持续打击提供阻力与阻力矩，起到减速和消旋的作用；4)平动降速实时评估此时作用点与空间兴趣碎片目标中心重合，激光脉冲的阻力臂为0；此时LID激光脉冲仅提供阻力减速碎片，在击打进行的同时，进行消旋效果的平动降速实时评估，主控制分析器发出指令启动测距测速激光器，测距测速激光器发出的连续激光经波形及相位调制器调制后通过测距测速扩束镜扩束，沿测距测速光轴传输，经双色镜发射、沿主光轴穿过多色镜、中心孔后，经次镜反射、主镜反射后，聚焦至作用点，其回波信号沿反向传播，依次通过主镜、次镜反射，穿过中心孔，经多色镜反射，再穿过分光片后，沿测距测速接收光轴传输，由PIN光电二极管传感转化为电信号，再经测距测速解调电路解调后，基于相位法及多普勒效应计算得到空间兴趣碎片目标的距离及沿主光轴的实时平动速度信息；5)自适应平动降速主控制分析器发出指令自适应改变LID激光器的脉冲能量和重频，原则是降速快，适当降低能量和重频；降速慢，则适当增加能量和重频，不断进行步骤2)至4)，直至空间兴趣碎片目标的实时平动速度降为零；6)消旋实时评估空间兴趣碎片目标平动速度降为零以后，仅剩下定点转动速度，此时，空间兴趣碎片目标可见光辐射沿主光轴依次通过主镜、次镜反射，穿过中心孔，经多色镜反射，再经分光片反射后，转至效果监测光轴，被CCD面阵探测器接收形成的可见光图像，由LID图像分析器进行实时分析，通过不同时刻的图像序列分析，可计算出空间兴趣碎片目标实时转动速度及实时最大阻力臂作用点；7)自适应消旋主控制分析器发出指令给电动转台，电动转台带动机身主体转至主光轴与空间兴趣碎片目标实时最大阻力臂作用点重合；重复步骤2)与步骤6)，直至空间碎片目标的定点转动速度为0，此时空间兴趣碎片目标相对于自适应激光消旋系统的速度为零；可由碎片捕捉装置方便地捕捉。