申请/专利权人：中国科学院微小卫星创新研究院;上海微小卫星工程中心

申请日：2022-07-08

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115184973B

主分类号：G01S19/42

分类号：G01S19/42;G01S19/52

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.11.01#实质审查的生效;2022.10.14#公开

摘要：本发明提供了一种基于惯性测量与激光测距的星载超远距离目标测速和定位系统及其测速和定位方法。测速和定位系统包括激光测距仪、二维转台和二个光纤陀螺，二维转台分为俯仰向和方位向，二个光纤陀螺分别安装在转台方位向和转台俯仰向上，激光测距仪安装在转台俯仰向上，光纤陀螺用于测量二维转台的俯仰向和方位向角速度，激光测距仪用于测量卫星和目标之间的相对距离。基于本发明的星载超远距离目标测速和定位方法具有单星自主定位、测距精度高、定位精度高、定位速度快等优点，可实现单星的快速定位。

主权项：1.一种采用基于惯性测量与激光测距的星载超远距离目标测速和定位系统进行目标测速和定位的方法，其特征在于，所述基于惯性测量与激光测距的星载超远距离目标测速和定位系统包括：激光测距仪、二维转台、二个光纤陀螺、粗跟踪相机和跟踪处理机；二维转台包括俯仰向和方位向，二个光纤陀螺分别安装在转台方位向和俯仰向上，激光测距仪安装在转台俯仰向上，光纤陀螺用于测量二维转台的俯仰向和方位向角速度，激光测距仪用于测量卫星和目标之间的相对距离；所述二维转台包括俯仰轴、方位轴、电机和光电码盘，光电码盘用于测量二维转台内部的角度，电机用于根据光电码盘测量的角度驱动俯仰轴或方位轴进行转动，激光测距仪和其中一个光纤陀螺能够作为整体共同围绕所述俯仰轴进行顺时针或逆时针转动，俯仰轴的转动角度为-20°～90°，激光测距仪和两个光纤陀螺能够作为整体共同围绕所述方位轴进行顺时针或逆时针360°转动，俯仰轴和方位轴相互垂直从而通过二维转动实现目标跟踪；所述粗跟踪相机用于探测目标空间碎片并获取带有目标空间碎片的图像，粗跟踪相机和激光测距仪光轴平行安装，通过粗跟踪相机中的图像引导二维转台进行跟踪，所述跟踪处理机与粗跟踪相机、二维转台、激光测距仪和二个光纤陀螺通信连接；所述跟踪处理机包括检测跟踪单元、激光跟踪发射控制单元和测距定位单元；所述检测跟踪单元接收粗跟踪相机探测到的带有目标空间碎片的图像，提取粗跟踪相机图像中目标空间碎片平面点位置，输出目标空间碎片在粗跟踪相机图像中的位置，控制转台转动；所述激光跟踪发射控制单元接收转台转动信息和惯性传感器检测到的二维转台方位、俯仰两个轴系转动带来的跟踪扰动信息，控制激光测距仪中的压电反射镜转动至激光发射光路中，将激光光束发射至目标空间碎片；所述测距定位单元接收激光测距仪中的激光测距返回信息，提取目标空间碎片距离，根据相机指向信息，确定目标位置；采用所述的基于惯性测量与激光测距的星载超远距离目标测速和定位系统进行目标测速和定位的方法包括：步骤S1：采用光纤陀螺测量二维转台在J2000坐标系下的俯仰角方向和方位角方向的角速度，采样频率是200Hz，通过软件滤波后，实现频率为20～100Hz；并采用激光测距仪测量出卫星与目标之间的距离；步骤S2：根据俯仰角方向和方位角方向的角速度乘以各自方向上的距离，得出俯仰方向与方位角方向的目标与卫星的相对速度；并根据时间差值和卫星与目标之间的距离差值得出距离方向的卫星与目标的相对速度，公式如下：VRi＝Ri+1-RitiVEi＝ElRatei*Ri 其中，ElRate为俯仰角方向的角速度；AzRate为方位角方向的角速度；EL为俯仰角；i为第i次测量结果；VR为距离方向的目标与卫星的相对速度；VE为俯仰方向的目标与卫星的相对速度；VA为方位角方向的目标与卫星的速度；t为测量频率的倒数；R为通过测距仪得到的目标到卫星的距离；步骤S3：将俯仰方向的目标与卫星的相对速度、方位角方向的目标与卫星的速度和距离方向的目标与卫星的相对速度进行矢量合成，即可得到目标在J2000坐标系下的速度和位置坐标。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院微小卫星创新研究院;上海微小卫星工程中心 基于惯性测量与激光测距的星载超远距离目标测速和定位系统及其方法

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