申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2020-08-05

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN111947686B

主分类号：G01C25/00

分类号：G01C25/00;G05B17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2020.12.04#实质审查的生效;2020.11.17#公开

摘要：本发明公开了一种用于远距离仅测角相对导航的地面半物理仿真系统及方法，其中轨道姿态发生器用于实时生成追踪星和空间目标的轨道姿态数据；星光星图模拟计算机根据导航星库以及追踪星和空间目标的轨道姿态数据来模拟包含恒星和空间目标的动态星图；液晶光阀和星图采集模块用于实时显示模拟的动态星图并对其进行成像；星图识别和目标检测计算机用于对拍摄的星图进行识别并检测出空间目标，进而输出空间目标相对于追踪星的视线矢量；仅测角相对导航计算机根据测得的视线矢量计算追踪星和空间目标之间的相对运动状态信息。本发明可模拟追踪星和空间目标远距离动态的相对运动轨迹，非常适合对仅测角相对导航算法进行地面半物理仿真验证。

主权项：1.一种用于远距离仅测角相对导航的地面半物理仿真方法，其特征在于，采用用于远距离仅测角相对导航的地面半物理仿真系统，包括星光星图模拟计算机（1）、液晶光阀安装板（2）、液晶光阀（3）、星图采集模块（4）、星图采集模块安装板（5）、星图识别和目标检测计算机（6）、仅测角相对导航计算机（7）、三轴精密转台（8）、实时监视显示计算机（9）、三轴直线导轨（10）、轨道姿态发生器（11）；星光星图模拟计算机（1）和轨道姿态发生器（11）之间进行通信连接；星光星图模拟计算机（1）和液晶光阀（3）之间进行通信连接；液晶光阀（3）固连在液晶光阀安装板（2）上，液晶光阀安装板（2）固连在三轴直线导轨（10）上；星图采集模块（4）固连在星图采集模块安装板（5）上，星图采集模块安装板（5）固连在三轴精密转台（8）上，三轴精密转台（8）固连在三轴直线导轨（10）上；星图采集模块（4）和星图识别和目标检测计算机（6）之间进行通信连接；星图识别和目标检测计算机（6）和仅测角相对导航计算机（7）之间进行通信连接；仅测角相对导航计算机（7）和实时监视显示计算机（9）之间进行进行通信连接；实时监视显示计算机（9）和轨道姿态发生器（11）之间进行通信连接；星光星图模拟计算机（1）和轨道姿态发生器（11）通过局域网进行通信连接，星图识别和目标检测计算机（6）和仅测角相对导航计算机（7）通过局域网进行通信连接；仅测角相对导航计算机（7）和实时监视显示计算机（9）通过局域网进行通信连接；实时监视显示计算机（9）和轨道姿态发生器（11）通过局域网进行通信连接；星光星图模拟计算机（1）和液晶光阀（3）通过VGA接口进行通信连接；星图采集模块（4）和星图识别和目标检测计算机（6）通过USB3.0进行通信连接；方法步骤如下：步骤1、通过设定追踪星和空间目标的轨道六根数，利用轨道姿态发生器（11）的STK生成追踪星和空间目标的轨道姿态数据，所述追踪星和空间目标的轨道姿态数据包括追踪星和空间目标在惯性系下的位置，以及追踪星和空间目标相对于惯性系的姿态，进而获得追踪星和空间目标的相对轨道状态数据，提供空间和时间基准，并通过局域网将生成的追踪星和空间目标的轨道姿态数据传输给星光星图模拟计算机（1）和实时监视显示计算机（9）；步骤2、星光星图模拟计算机（1）根据导航星库以及追踪星和空间目标的轨道姿态数据，判断轨道沿途拍摄到的恒星，并根据相机成像模型计算轨道沿途拍摄到的恒星和空间目标在图像中的位置，以及模拟恒星和空间目标星光灰度等级和星体大小，进而驱动液晶光阀（3）进行动态星图显示；步骤3、星图采集模块（4）对液晶光阀（3）上显示的动态星图进行成像，并将图像传输给后端的星图识别和目标检测计算机（6）；星图识别和目标检测计算机（6）进行星体质心提取以及星图识别，并在星图识别的基础上进行目标检测，并将空间目标相对于追踪星的视线矢量通过局域网传输给仅测角相对导航计算机（7）；步骤4、仅测角相对导航计算机（7）根据测得的空间目标相对于追踪星的视线矢量，结合航天器之间的相对动力学方程，通过卡尔曼滤波器推导出追踪星和空间目标的相对轨道状态数据，并将相对轨道状态数据传输给实时监视显示计算机（9）；步骤5、实时监视显示计算机（9）根据从局域网传输过来的仅测角相对导航计算机（7）求解出的相对轨道状态数据与轨道姿态发生器（11）模拟的相对轨道状态数据进行比较，获得仅测角相对导航算法的相对定轨误差，进而完成对仅测角相对导航算法的性能评估。

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权利要求：

百度查询： 南京理工大学 用于远距离仅测角相对导航的地面半物理仿真系统及方法

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