CN110304281A - 一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法 - Google Patents

一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明防止空间站实验数据丢失的自动控制方法是通过预设所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据；检测是否有目标轨道飞行器；若检测到目标轨道飞行器，则获取所述太阳能供电板的表面图像；对所述获取的太阳能供电板的表面图像进行解析以检测是否有阴影特征数据；若检测到阴影特征数据，则启动环境控制和生命保障系统的电量保障控制；将所述阴影特征数据与前述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据进行匹配，若两者匹配，则继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失，即可有效避免不必要的空间站实验数据丢失。

Description

一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，更具体的说，本发明涉及一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法。
背景技术
空间站（space station）又称太空站、航天站。是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。
通常，空间站是由太阳能供电板提供运行所需的能量，当轨道飞行器逼近空间站时，逼近的轨道飞行器会将其阴影投射到太阳能供电板上，导致太阳能供电板的能量供应减少，由于太阳能供电板的能量供应减少，空间站控制中心会减少负载，以确保环境控制和生命保障系统的能量供应，进而选择将能量消耗大的实验仓能量关闭，从而导致实验仓收集数据丢失，但实际上轨道飞行器造成的能量供应减少持续时间较短，在此期间并不需要将实验仓能量关闭，导致不必要的实验舱数据丢失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法，以避免不必要的空间站实验数据丢失。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法，所述空间站包括有太阳能供电板、由所述太阳能供电板供电的实验仓以及环境控制和生命保障系统，其中，所述实验仓采集实验数据，所述环境控制和生命保障系统控制提供给航天员基本的生活条件和适宜的工作环境，该方法包括：
预设所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据；
检测是否有目标轨道飞行器；
若检测到目标轨道飞行器，则获取所述太阳能供电板的表面图像；
对所述获取的太阳能供电板的表面图像进行解析以检测是否有阴影特征数据；
若检测到阴影特征数据，则启动环境控制和生命保障系统的电量保障控制；
将所述阴影特征数据与前述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据进行匹配，若两者匹配，则继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失。
其中，所述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据为所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影分布区域数据。
其中，所述对获取的太阳能供电板的表面图像进行解析以检测是否有阴影特征数据具体包括：
对获取的太阳能供电板的表面图像进行灰度及分区处理；
根据获取的灰度值和分区数值确定是否有阴影以及阴影分布区域数据；
将所述确定的阴影分布区域数据保存为阴影特征数据。
优选地，还包括：若检测到阴影特征数据，则调整太阳能供电板的姿态，增大太阳能供电板的受晒面积。
优选地，还包括：若检测到目标轨道飞行器，则对之前收集到的实验仓数据进行备份。
优选地，还包括：若检测到目标轨道飞行器，则向空间站控制中心报警。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中通过预设所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据；检测是否有目标轨道飞行器；若检测到目标轨道飞行器，则获取所述太阳能供电板的表面图像；对所述获取的太阳能供电板的表面图像进行解析以检测是否有阴影特征数据；若检测到阴影特征数据，则启动环境控制和生命保障系统的电量保障控制；将所述阴影特征数据与前述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据进行匹配，若两者匹配，则继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失，即可有效避免不必要的空间站实验数据丢失。
附图说明
图1是本发明应用的空间站的一种太阳能供电板示意图；
图2是本发明应用的轨道飞行器投影到太阳能供电板上的一种阴影分布示意图；
图3是本发明应用的一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法的实施例流程图。
具体实施方式
本发明应用的空间站包括有太阳能供电板、由所述太阳能供电板供电的实验仓以及环境控制和生命保障系统，其中，太阳能供电板是给航天器提供能量的装置，其工作环境为外阻非常小的近真空的太空.具有结构尺寸大、低刚度、高柔性等特点,通常由若干块太阳能电池板组成，参考图1，该图为本发明应用的空间站的一种太阳能供电板示意图，另外，实验仓主要用于采集实验数据，环境控制和生命保障系统主要用于控制提供给航天员基本的生活条件和适宜的工作环境，实际中，空间站还包括其他功能系统，这里不再赘述。
需要说明的，轨道飞行器是在预定的空间轨道飞行的航天飞行器，可为空间站提供运输服务，轨道飞行器的体积是固定的，飞行轨迹是固定且规律的，太阳能供电板的运行轨迹也是规律性的，因此，轨道飞行器投影到太阳能供电板表面形成的阴影其分布区域是可以预先计算得到的，例如，按照比利时天文学家Jean Meeus提出的现代天文算法可计算出轨道飞行器投影到太阳能供电板的阴影区域，参考图2，该图是本发明应用的轨道飞行器投影到太阳能供电板上的一种阴影分布示意图，需要说明的，该图仅为一个示例的说明，实际中在太阳能供电板飞行轨迹以及飞行姿态调整时，轨道飞行器投影到太阳能供电板上的阴影分布区域也相应会变化，这里不再细述。
参考图3，该图是本发明应用的一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法的实施例流程图，具体来说，本发明实施例的一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法，具体包括如下步骤：
S101，预设所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据，具体实现时，可预先对目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的位置进行定位并获取相应位置的阴影特征数据，所述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据为所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影分布区域数据，实际中将整个太阳能供电板表面划分为各个小方格区域或者三角形格（或者其他形状的格子，这里不做限定），小方格或三角形格子的面积大小可根据实际情况调整，若需要精准度高，则小方格区域调小，需要说明的，本发明中作为阴影特征数据的阴影分布区域可以是轨道飞行器形成阴影整个周期内的阴影分布区域范围，也可以是轨道飞行器形成阴影某一刻的阴影分布区域范围；
S102，检测是否有目标轨道飞行器；
S103，若检测到目标轨道飞行器，则获取所述太阳能供电板的表面图像，；
S104，对所述获取的太阳能供电板的表面图像进行解析以检测是否有阴影特征数据，具体实现时，例如作为一个实施例，可采用下述进行判断，即：
对获取的太阳能供电板的表面图像进行灰度及分区处理；
根据获取的灰度值和分区数值确定是否有阴影以及阴影分布区域数据；
将所述确定的阴影分布区域数据保存为阴影特征数据；
具体实现时，例如可采用归一化互相关函数进行阴影检测，分区则可按照上述小方格进行位置定位，每个小方格是一个位置点，阴影分布区域就按照阴影所在的小方格进行分布定位得到阴影分布区域数据；另外，可通过多个摄像装置获取多个角度的图像，对获取的太阳能供电板的表面图像进行解析时，采用加权平均策略算法对多个角度的图像处理实现像素级融合，以提高准确率；
S105，若检测到阴影特征数据，则由于太能拿供电板被遮掩，太阳能供电板的能量供应可能会短缺，需启动环境控制和生命保障系统的电量保障控制；
S106，将所述阴影特征数据与前述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据进行匹配，若两者匹配，则继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失，可避免不必要的实验数据丢失，需要说明的，具体匹配时，可以是精准匹配也可以是模糊匹配，其中精准匹配是将某预定时刻检测到阴影特征数据与该预定时刻的预设阴影特征数据进行精准匹配，而模糊匹配是将某预定时刻检测到阴影特征数据与预设的轨道飞行器形成阴影整个周期内的阴影特征数据（即轨道飞行器形成阴影整个周期内的阴影分布区域范围）进行模糊匹配，只要在该预设的阴影分布区域范围内都可确认为两者匹配；
另外，作为一个优选实施例，本发明中还可包括：若检测到阴影特征数据，则可以通过调整太阳能供电板的姿态，增大太阳能供电板的受晒面积，当太阳能供电板的受晒面积增大时，太阳能供电板能量供应也会相应增加，使太阳能供电板继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失。
另外，作为本发明的另一个优选实施例，本发明中还可包括：若检测到目标轨道飞行器，则对之前收集到的实验仓数据进行备份，具体实现时，若检测到目标轨道飞行器，则由于空间站的能量控制系统可能会对实验仓断电，因此，检测到目标轨道飞行器，则可提前对实验仓数据进行备份，防止实验舱数据丢失。
另外，作为本发明的另一个优选实施例，本发明中还包括：若检测到目标轨道飞行器，则向空间站控制中心报警，具体实现时，若检测到目标轨道飞行器，则由于空间站的能量控制系统可能会对实验仓断电，因此，通过报警，空间站控制中心可确定是轨道飞行器导致的能量短缺，持续时间不长，可维持太阳能供电板继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失。
另外，太阳能供电板虽然工作接近真空的环境中，但还是会受到微粒子流等外部干扰而产生谐振，且谐振衰减很慢，从而使太阳能供电板定位不准，本发明中还包括在所述太阳能供电板上设置谐振控制元件、谐振传感器以及谐振控制器，谐振传感器检测谐振信号，谐振控制器根据所述谐振传感器传送来的谐振信号，确定谐振抑制信号，将所述谐振抑制信号发送给谐振控制元件，所述谐振控制元件根据谐振抑制信号产生主动控制力进行谐振抑制，从而快速抑制谐振，使太阳能供电板定位更加精准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防止空间站实验数据丢失的自动控制方法，所述空间站包括有太阳能供电板、由所述太阳能供电板供电的实验仓以及环境控制和生命保障系统，其中，所述实验仓采集实验数据，所述环境控制和生命保障系统控制提供给航天员基本的生活条件和适宜的工作环境，其特征在于，该方法包括：
预设所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据；
检测是否有目标轨道飞行器；
若检测到目标轨道飞行器，则获取所述太阳能供电板的表面图像；
对所述获取的太阳能供电板的表面图像进行解析以检测是否有阴影特征数据；
若检测到阴影特征数据，则启动环境控制和生命保障系统的电量保障控制；
将所述阴影特征数据与前述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据进行匹配，若两者匹配，则继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失。
2.根据权要求1所述的自动控制方法，其特征在于，所述预设的目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影特征数据为所述目标轨道飞行器在所述太阳能供电板上投影的阴影分布区域数据。
3.根据权要求1所述的自动控制方法，其特征在于，所述对获取的太阳能供电板的表面图像进行解析以检测是否有阴影特征数据具体包括：
对获取的太阳能供电板的表面图像进行灰度及分区处理；
根据获取的灰度值和分区数值确定是否有阴影以及阴影分布区域数据；
将所述确定的阴影分布区域数据保存为阴影特征数据。
4.根据权要求1所述的自动控制方法，其特征在于，还包括：若检测到阴影特征数据，则调整太阳能供电板的姿态，增大太阳能供电板的受晒面积，增加能量供应，使太阳能供电板继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失。
5.根据权要求1所述的自动控制方法，其特征在于，还包括：若检测到目标轨道飞行器，则对之前收集到的实验仓数据进行备份。
6.根据权要求1所述的自动控制方法，其特征在于，还包括：若检测到目标轨道飞行器，则向空间站的控制中心报警，空间站的控制中心根据报警信息确定太阳能供电板继续向所述实验仓供电以防止所述实验仓数据丢失。
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