CN114114961A - 空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，该系统包括：双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置，双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动；光学跟瞄装置用于采用跟瞄算法对目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置；动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得双星模拟器模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动；综合管控装置用于监控双星模拟器的位姿信息，根据位姿信息和接收到的定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。该系统能够实现目标星和跟踪星的六自由度运动模拟，有效地对光学跟瞄定位算法进行高精度验证。

Description

空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统

技术领域

本发明涉及飞行器地面仿真测试领域，尤其涉及一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统。

背景技术

在空间技术不断发展的过程中，对于非合作目标的研究逐渐升温。其中，非合作目标泛指一类不能提供有效合作信息的空间目标，例如可以包括失效或故障航天器、废旧弃用航天器、敌方航天器、空间碎片、彗星和小行星等。针对非合作目标的在轨服务技术不仅可以应用于在轨维修，同样也是空间碎片处理和空间攻防等领域所面临和亟待解决的问题。

目前，相关技术中一种方式是可以通过气浮平台实现目标在类太空失重环境下的运动状态，对具有显著特征的航天器局部区域进行位姿测量与地面验证试验，然而该平台仅能模拟非合作目标的三自由度姿态运动。另一种方式提出了空间非合作目标自主导航在轨验证系统，包括目标释放机构、双目相机、数据存储与处理模块和地面接收解算系统，但是该系统仅能模拟非合作目标的相对运动，且计算量较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，能够有效地对光学跟瞄策略中的定位算法进行高精度验证，减少了计算量。

第一方面，本申请实施例提供了一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，该系统包括：双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置，双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置：

所述双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动；

所述光学跟瞄装置安装在所述跟踪模拟器上，采用跟瞄算法对所述目标星进行定位得到定位数据并发送至所述综合管控装置；

所述动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得所述双星模拟器模拟所述跟踪星和所述目标星的十二自由度运动；

所述综合管控装置用于监控所述双星模拟器的位姿信息，根据所述位姿信息和接收到的所述定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。

在其中一个实施例中，所述光学跟瞄装置还用于在相机视场内捕捉目标星的特征点，并使所述目标星的特征点始终保持在视场中心，对所述目标星进行跟踪瞄准得到跟踪数据并发送至所述综合管控装置；

所述综合管控装置还用于根据所述位姿信息和接收到的所述跟踪数据，以对光学跟瞄跟踪算法进行验证。

在其中一个实施例中，所述目标星上设置有目标星模拟特征靶标。

在其中一个实施例中，所述目标星模拟器、跟踪星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和/或综合管控装置分别配置有反射内存。

在其中一个实施例中，所述反射内存通过光纤网络通信连接。

本申请实施例提供了用于上述系统的双星模拟器，所述双星模拟器包括床身主体、跟踪星模拟器和目标星模拟器，所述床身主体包括铺设于地面上的运动导轨，所述运动导轨用于为所述跟踪星模拟器和所述目标星模拟器提供水平方向移动的运动平台。

在其中一个实施例中，所述跟踪星模拟器包括第一横梁和安装在所述第一横梁上的第一竖梁，所述目标星模拟器包括第二横梁和安装在所述第二横梁上的第二竖梁；

所述第一横梁和所述第二横梁可沿所述运动导轨进行水平方向的运动；所述第一竖梁可沿所述第一横梁进行垂直方向的运动，所述第二竖梁可沿所述第二横梁进行垂直方向的运动。

在其中一个实施例中，所述跟踪星模拟器还包括安装在所述第一竖梁上的第一回转模拟器和安装在所述第一回转模拟器上的第一载荷承载装置；所述目标星模拟器还包括安装在所述第二竖梁上的第二回转模拟器和安装在所述第二回转模拟器上的第二载荷承载装置；

所述第一回转模拟器用于模拟所述跟踪星进行三个自由度转动，所述第一载荷承载装置用于承载所述跟踪星的试验载荷；所述第二回转模拟器用于模拟所述目标星进行三个自由度转动，所述第二载荷承载装置用于承载所述目标星的试验载荷。

在其中一个实施例中，所述第二载荷承载装置用于通过单自由度全回转的方式模拟所述目标星进行自动旋转。

本申请实施例提供了用于上述系统的光学跟瞄装置，所述光学跟瞄装置包括光学跟瞄模块和跟踪瞄准控制计算模块；所述光学跟瞄模块用于在相机视场内捕捉到目标星的特征点，并发送至所述跟踪瞄准控制计算模块；所述跟踪瞄准控制计算模块用于基于所述目标星的特征点，采用跟瞄算法对所述目标星进行定位得到定位数据并发送至所述综合管控装置，以及用于控制所述目标星保持在视场中心时，对所述目标星进行跟踪描述得到跟踪数据并发送至所述综合管控装置。

综上所述，本申请提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，包括双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置，双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动，光学跟瞄装置安装在跟踪星模拟器上，采用跟瞄算法对目标星进行目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置，动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的的动力学特性，以使得双星模拟器模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动，综合管控装置用于监控双星模拟器的位姿信息，根据位姿信息和接收到的定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。该系统通过双星模拟器能够实现目标星的六自由度运动模拟和跟踪星的六自由度运动模拟，也可实现目标星和跟踪星的六自由度相对运动模拟，为非合作目标光学跟瞄策略提供了演示和验证平台，并能够有效地对光学跟瞄定位算法进行高精度验证，其计算量小，提高了系统的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统的系统构成示意图；

图2为本申请实施例提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统的系统结构示意图；

图3为本申请实施例提供的双星模拟器的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的目标星模拟器的自旋现象的示意图；

图5为本申请实施例提供的光学跟瞄装置的构成示意图；

图6为本申请各装置的数据传输示意图；

图7为本申请实施例提供的实景驱动装置的构成示意图；

图8为本申请实施例提供的模型示意图；

图9为本申请实施例提供的空间非合作目标光学跟瞄定位算法验证系统的工作流程示意图。

10-双星模拟器；20-光学跟瞄装置；30-动力学生成计算机；40-数据传输装置；50-综合管控装置；60-实景驱动装置；110-床身主体；111-运动导轨；120-跟踪星模拟器；121-第一横梁；122-第一竖梁；123-第一回转模拟器；124-第一载荷承载装置；130-目标星模拟器；131-第二横梁；132-第二竖梁；133-第二回转模拟器；134-第二载荷承载装置；210-光学跟瞄模块；220-跟踪瞄准控制计算模块；410-光纤网络模块；420-反射内存；610-接口处理模块；620-场景展示模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

目前，相关技术中一种方式可以通过气浮平台实现目标在类太空失重环境下的运动状态，对具有显著特征的航天器局部区域进行位姿测量与地面验证试验，然而该平台仅能模拟非合作目标的三自由度姿态运动。另一种方式提出了空间非合作目标自主导航在轨验证系统，包括目标释放机构、双目相机、数据存储与处理模块和地面接收解算系统，但是该系统仅能模拟非合作目标的相对运动，且计算量较大。

基于上述缺陷，本申请提供了一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，与相关技术相比，该系统通过双星模拟器能够实现目标星的六自由度运动模拟和跟踪星的六自由度运动模拟，也可实现目标星和跟踪星的六自由度相对运动模拟，为非合作目标光学跟瞄策略提供了演示和验证平台，并能够有效地对光学跟瞄定位算法进行高精度验证，其计算量小，提高了系统的适用性。

图1为本申请实施例提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统的系统结构示意图，如图1所示，该系统包括：双星模拟器10、光学跟瞄装置20、动生成计算机30、综合管控装置50，光学跟瞄装置20安装在双星模拟器10上；双星模拟器10包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动；光学跟瞄装置20用于采用跟瞄算法对目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置50；动力学生成计算机30用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得双星模拟器10模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动；综合管控装置50用于监控双星模拟器的位姿信息，根据位姿信息和接收到的定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。

可选的，上述系统还包括实景驱动装置60，综合管控装置50分别与光学跟瞄装置20、双星模拟器10、动力学生成计算机30、实景驱动装置60连接，双星模拟器10分别与光学跟瞄装置20、动力学生成计算机30建立通信连接。其中，上述实景驱动装置60、综合管控装置50、动力学生成计算机30位于控制室内。

具体的，上述双星模拟器可以位于设备室内，该设备室例如可以是微波暗室。上述双星模拟器可以是十二自由度双星模拟器，用于模拟追踪星和目标星的相对运动。需要说明的是，微波暗室一般是指当电磁波入射到墙面、天棚、地面时，绝大部分电磁波被吸收，而反射、透射极少，微波暗室是采用吸波材料和金属屏蔽体组建的特殊房间。本实施例中通过将双星模拟器设置于微波暗室内能够避免其他无线产品杂波的干扰，提高模拟运动的精准度和效率。

请参见图2所示，上述光学跟瞄装置20可以安装在双星模拟器上，用于在相机视场内捕捉目标星的特征点，采用跟瞄算法对目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置，以及用于在目标星的特征点始终保持在视场中心时，对目标星进行跟踪瞄准得到跟踪数据并发送至综合管控装置。上述动力学生成计算机30用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得双星模拟器模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动。上述综合管控装置50用于控制整个试验系统的运行、数据交互与存储。其中，上述目标星上设置有目标星模拟特征靶标。

上述实景驱动装置60使用显示器，能够实现在轨任务场景的直观显示。

上述综合管控装置50还用于根据位姿信息和接收到的跟踪数据，以对光学跟瞄跟踪算法进行验证。

可选的，上述系统还可以包括数据传输装置40，通过数据传输装置40可以实现双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机、综合管控装置和实景驱动装置等各子装置间的数据交互。该数据传输装置可以包括反射内存和光纤网络。上述目标星模拟器、跟踪星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和/或综合管控装置分别配置有数据传输装置中的反射内存。该反射内存通过数据传输装置中的光纤网络通信连接。

本申请提供的空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，包括双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置，双星模拟器位于设备室内，光学跟瞄装置安装在双星模拟器上，动力学生成计算机和综合管控装置位于控制室内，双星模拟器用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动，光学跟瞄装置用于在相机视场内捕捉非合作目标的特征点，采用跟瞄算法对目标星进行目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置，动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的的动力学特性，以使得双星模拟器模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动，综合管控装置用于监控双星模拟器的位姿信息，根据位姿信息和接收到的定位数据，以对光学跟瞄策略中的定位算法进行验证。该系统通过双星模拟器能够实现目标星的六自由度运动模拟和跟踪星的六自由度运动模拟，也可实现目标星和跟踪星的六自由度相对运动模拟，为非合作目标光学跟瞄策略提供了演示和验证平台，并能够有效地对光学跟瞄定位算法进行高精度验证，其计算量小，提高了系统的适用性。

本申请实施例提供了一种双星模拟器，请参见图3所示，上述双星模拟器10包括床身主体110、跟踪星模拟器120和目标星模拟器130，床身主体110包括铺设于地面上的运动导轨111，运动导轨111用于为双星模拟器10提供水平方向移动的运动平台。其中，跟踪星模拟器120和目标星模拟器130均为六自由度运动模拟器，跟踪星模拟器120用于模拟跟踪星的三维平动和三维转动，目标星模拟器130用于模拟目标星的三维平动和三维转动。

具体地，上述运动导轨111能够为跟踪星模拟器和目标星模拟器提供一个公共的运动平台，可以实现x轴方向的高精度运动传动。

上述跟踪星模拟器120和目标星模拟器130均为六自由度运动模拟器，用于模拟目标星和跟踪星的三维平动和三维转动。跟踪星模拟器120包括第一横梁121和安装在第一横梁121上的第一竖梁122，目标星模拟器130包括第二横梁131和安装在第二横梁131上的第二竖梁132；第一横梁121和第二横梁131可沿运动导轨111进行水平方向的运动；第一竖梁122可沿第一横梁121进行垂直方向的运动，第二竖梁122可沿第二横梁121进行垂直方向的运动。

其中，第一横梁121、第一竖梁122、第二横梁131、第二竖梁132的材质可以是铸铁材质，也可以是不锈钢材质，上述第一横梁121、第一竖梁122、第二横梁131、第二竖梁132的形状可以是长方体形状。第一横梁121和第二横梁131可沿床身主体的运动导轨进行x轴方向的运动。

需要说明的是，第一横梁121上可以包括第一导轨，第一竖梁122可以与第一导轨之间可以是卡接，第一竖梁122可沿第一横梁121上的第一导轨进行y轴方向的运动。第二横梁131上可以包括第二导轨，第二竖梁132可以与第二导轨之间可以是卡接，第二竖梁132可沿第二横梁131上的第二导轨进行y轴方向的运动。

跟踪星模拟器120还包括安装在第一竖梁122上的第一回转模拟器123和安装在第一回转模拟器123上的第一载荷承载装置124；目标星模拟器130还包括安装在第二竖梁132上的第二回转模拟器133和安装在第二回转模拟器133上的第二载荷承载装置134；第一回转模拟器123用于模拟跟踪星进行六个自由度转动，第一载荷承载装置124用于承载跟踪星的试验载荷；第二回转模拟器133用于模拟目标星进行六个自由度转动，第二载荷承载装置134用于承载目标星的试验载荷。

需要说明的是，第一竖梁122上可以包括第三导轨，第一回转模拟器123可沿第一竖梁122上的第三导轨进行z轴方向的运动，第二竖梁132上可以包括第四导轨，第二回转模拟器133可沿第二竖梁132上的第四导轨进行z轴方向的运动。第一回转模拟器123和第二回转模拟器133为高精度回转模拟器，可进行跟踪星模拟器和目标星模拟器的六自由度高精度转动的模拟；第一载荷承载装置124和第二载荷承载装置134为载荷承载装置，用于承载试验载荷，在空间非合作目标光学跟瞄闭环验证技术试验中，跟踪星模拟器的载荷承载装置上装有光学跟瞄装置，目标星模拟器的第二载荷承载装置上装有目标星模拟特征靶标。

需要说明的是，上述双星模拟器还可以包括跟踪星模拟器对应的控制计算机和目标星模拟器对应的控制计算机，跟踪星模拟器和目标星模拟器各由对应的控制计算机进行高精度伺服控制，为减少电磁干扰，控制计算机及驱动装置均与空间十二自由度模拟器进行集成，仅通过供电线缆和信号线缆与电源和上位机相连。

可选的，请参见图4所示，为了模拟卫星自旋现象，针对目标星模拟器，进行增广自旋自由度升级，上述第二载荷承载装置用于通过单自由度全回转的方式模拟目标星的自旋现象。

可选地，上述x轴方向和y轴方向运动，即第一横梁和运动导轨之间、第二横梁和运动导轨之间、第一横梁和第一竖梁之间、第二横梁和第二竖梁之间可以采用精密滚动导轨导向，齿轮齿条传动。上述z轴方向，即第一竖梁122与第一回转模拟器123之间、第二竖梁132与第二回转模拟器133之间由于和重力方向重合，驱动形式需要能够克服重力作用，可以采用导轨和滚珠丝杠驱动形式，具体可以是第一竖梁122上的第三导轨和第一回转模拟器123之间通过滚珠丝杠形式连接，第二竖梁132上的第四导轨和第二回转模拟器133之间通过滚珠丝杠形式连接，并可以包括锁定结构，该锁定结构采用伺服电机带的抱闸装置，在发生意外的情况下能够锁定系统。

本实施例中通过设置床身主体、追踪星模拟器和目标星模拟器，能够在不同方向上精准地模拟追踪星和目标星的三维平动和三维转动，从而提高了模拟运动效率，实现了跟踪星模拟器和目标星模拟器进行六自由度高精度平动的模拟。

可选地，本申请实施例中提供了一种光学跟瞄装置，请参见图5所示，上述光学跟瞄装置20包括光学跟瞄模块210和跟踪瞄准控制计算模块220；光学跟瞄模块210用于在相机视场内捕捉到非合作目标的特征点，并发送至跟踪瞄准控制计算模块220；跟踪瞄准控制计算模块220用于基于非合作目标的特征点，采用跟瞄算法对目标星进行定位得到定位数据并发送至综合管控装置，以及用于控制非合作目标保持在视场中心时，对目标星进行跟踪描述得到跟踪数据并发送至综合管控装置50。

具体地，上述光学跟瞄模块包括安装在第一载荷承载装置上的光学跟瞄相机和安装在第二载荷承载装置上的目标星模拟特征靶标。

本实施例中提供的光学跟瞄装置通过光学跟瞄模块和跟踪瞄准控制计算模块，能够精准地采集到非合作目标的特征点，从而精准地获取到跟踪星和目标星的定位数据和跟踪数据。

可选地，上述动力学生成计算机30可以预设有卫星动力学及控制模型，该卫星动力学及控制模型用于模拟卫星在轨动力学特性和星载计算机的控制部分，动力学生成计算机用于采用预设的追踪星轨道姿态动力学及控制模型和目标星轨道姿态动力学及控制模型，生成目标星的动力学特性，使得跟踪星模拟器、目标星模拟器模拟跟踪星和目标星的十二自由度运动，以进行各种工况下的空间操控试验。

需要说明的是，上述动力学生成计算机30中可以运行有Xpc实时系统，其中，xPCTarget是基于RTW体系结构并且能够使PC机变成一个实时操作系统的产品，它能够在PC机上实时运行与物理系统连接的Simulink模型，MATLAB/Simulink环境下的半实物实时仿真系统中起到快速原型化及硬件在线仿真与测试的作用。

可选地，请参见图6所示，上述数据传输装置包括光纤网络模块410和反射内存420，光纤网络模块410与反射内存420建立通信连接；光纤网络模块410用于传输数据至反射内存420，反射内存420用于存储数据。

具体地，上述光纤网络模块410是利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具，与传统电缆传输方式相比，该光纤网络模块具有频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、性能可靠等优点。双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机、综合管控装置和实景驱动装置置等各子系统的数据通过光纤网络模块进行数据通信，并将数据写入反射内存420，方便数据的访问和共享。

需要说明的是，反射内存是一种通过局域网在互连的计算机间提供高效的数据传输的技术，当数据被写入一台机器的反射内存卡的内存中后，反射内存卡自动地通过光纤传输到其他连在网络上的反射内存卡的内存里，通常，只需几百纳秒的时间延迟，所有的反射内存卡上的内存将写入同样的内容。而各成员在访问数据时，只要访问本地的反射内存卡中的内存即可。

与传统的伺服系统统的电缆数据传输方法，信号电缆需要和控制电缆、动力电缆等一起由控制室通往设备室，其干扰高压线路对信号传输线路影响极大。静电感应、电磁感应、传输线串扰等问题会严重影响十二自由度模拟器的控制精度，难以取得理想的模拟效果。而本申请中通过使用光纤网络模块和反射内存作为数据传输系统将会解决上述问题。

可选地，请参见图7所示，本申请实施例中提供了一种实景驱动装置60，实景驱动装置60位于控制室内，实景驱动装置包括接口处理模块610和场景展示模块620，接口处理模块610与场景展示模块620建立通信连接；接口处理模块610用于接收双星模拟器的运行数据，将运行数据处理至场景中模型所需要的数据接口形式，并发送至场景模型模块620；场景模型模块620用于接收数据接口形式的运行数据，以驱动在轨任务场景进行展示。

需要说明的是，上述接口处理模块主要用于接收空间十二自由度模拟装置的运行数据，并对数据进行处理得到场景中模型所需要的数据接口形式，以实时驱动场景。上述场景展示模块620中包括场景软件，该场景软件采用unity动画引擎开发，能够通过卫星模型模拟跟踪星和目标星的相对运动。其中地球场景使用大量卫星图片合成，放大级数高，分辨率等满足低轨使用要求，视觉效果好，模型准确，满足工程精度要求。卫星模型使用3DMax设计开发渲染，以满足复杂卫星模型的要求，其卫星模型示意图可以参见图8所示。

上述综合管控装置50可以包括硬件部分和软件部分，该综合监控装置可以获取双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机、实景驱动装置等装置的试验数据和参数，并对双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机、实景驱动装置等进行控制管理，还可以提供台下人机交互界面，可以在交互界面上现实状态、实现数据显示和处理等任务。

本实施例中，空间非合作目标光学跟瞄闭环验证装置可进行光学跟瞄策略的双闭环试验。对于闭环试验一，请参见图9所示，用于验证光学跟瞄策略定位算法的可行性和正确性。试验开始时，动力学生成计算机生成空间中跟踪星和目标星的运动特性，由空间十二自由度模拟器生成跟踪星和目标星的小范围的不脱离光学跟瞄相机视场的相对模拟运动，装载在跟踪星模拟器的第一载荷承载装置上的光学跟瞄模块开始工作。在相对运动中，光学跟瞄相机在相机视场内捕捉到非合作目标的特征点，通过跟瞄算法将目标星定位。综合管控装置监控空间十二自由度模拟装置的位姿信息与光学跟瞄模块的反馈数据，以此验证光学跟瞄技术定位算法。其中，上述位姿信息可以包括目标星与跟踪星的运动特性信息。

在闭环试验一完成后，在已验证光学跟瞄定位算法的基础上，可进行闭环试验一，验证光学跟瞄策略跟踪算法的可行性与正确性，动力学生成计算机生成空间中跟踪星和目标星的运动特性，由空间十二自由度模拟装置生成跟踪星和目标星的相对模拟运动，装载在跟踪星模拟器的载荷承载装置上的光学跟瞄装置开始工作。在相对运动中，光学跟瞄相机在相机视场内捕捉到目标星的特征点，跟踪瞄准控制计算机控制驱动装置使目标星的特征点始终保持在相机的视场中心，以此实现对目标星的跟踪瞄准。综合管控系统监控空间十二自由度模拟装置的位姿信息与光学跟瞄系统的反馈数据，以此验证光学跟瞄跟踪算法。其中，上述位姿信息可以包括目标星与跟踪星的运动特性信息。

本实施例提供的系统无需局限于只能验证合作目标的，能够有效地对面对非合作目标的光学跟瞄定位算法和跟踪算法进行高精度验证，提高了系统的适用性，并且通过实景驱动装置能够为科研人员提供更直观的视角，提高了验证技术的灵活性，弥补了难以进行在轨验证的缺憾。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空间非合作目标光学跟瞄闭环验证系统，其特征在于，该系统包括双星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和综合管控装置：

所述双星模拟器包括跟踪星模拟器和目标星模拟器，分别用于模拟跟踪星和目标星的六自由度运动；

所述光学跟瞄装置安装在所述跟踪星模拟器上，采用跟瞄算法对所述目标星进行定位得到定位数据并发送至所述综合管控装置；

所述动力学生成计算机用于生成目标星和/或跟踪星的动力学特性，以使得所述双星模拟器模拟所述跟踪星和所述目标星的十二自由度运动；

所述综合管控装置用于监控所述双星模拟器的位姿信息，根据所述位姿信息和接收到的所述定位数据，以对光学跟瞄定位算法进行验证。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学跟瞄装置还用于在相机视场内捕捉目标星的特征点，并使所述目标星的特征点始终保持在视场中心，对所述目标星进行跟踪瞄准得到跟踪数据并发送至所述综合管控装置；

所述综合管控装置还用于根据所述位姿信息和接收到的所述跟踪数据，以对光学跟瞄跟踪算法进行验证。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述目标星上设置有目标星模拟特征靶标。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标星模拟器、跟踪星模拟器、光学跟瞄装置、动力学生成计算机和/或综合管控装置分别配置有反射内存。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述反射内存通过光纤网络通信连接。

6.一种用于权利要求1-5任一项所述系统的双星模拟器，其特征在于，所述双星模拟器包括床身主体、跟踪星模拟器和目标星模拟器，所述床身主体包括铺设于地面上的运动导轨，所述运动导轨用于为所述跟踪星模拟器和所述目标星模拟器提供水平方向移动的运动平台。

7.根据权利要求6所述的双星模拟器，其特征在于，所述跟踪星模拟器包括第一横梁和安装在所述第一横梁上的第一竖梁，所述目标星模拟器包括第二横梁和安装在所述第二横梁上的第二竖梁；

所述第一横梁和所述第二横梁可沿所述运动导轨进行水平方向的运动；所述第一竖梁可沿所述第一横梁进行垂直方向的运动，所述第二竖梁可沿所述第二横梁进行垂直方向的运动。

8.根据权利要求7所述的双星模拟器，其特征在于，所述跟踪星模拟器还包括安装在所述第一竖梁上的第一回转模拟器和安装在所述第一回转模拟器上的第一载荷承载装置；所述目标星模拟器还包括安装在所述第二竖梁上的第二回转模拟器和安装在所述第二回转模拟器上的第二载荷承载装置；

所述第一回转模拟器用于模拟所述跟踪星进行三个自由度转动，所述第一载荷承载装置用于承载所述跟踪星的试验载荷；所述第二回转模拟器用于模拟所述目标星进行三个自由度转动，所述第二载荷承载装置用于承载所述目标星的试验载荷。

9.根据权利要求8所述的双星模拟器，其特征在于，所述第二载荷承载装置用于通过单自由度全回转的方式模拟所述目标星进行自动旋转。

10.一种用于权利要求1-5任一项所述系统的光学跟瞄装置，其特征在于，所述光学跟瞄装置包括光学跟瞄模块和跟踪瞄准控制计算模块；所述光学跟瞄模块用于在相机视场内捕捉到目标星的特征点，并发送至所述跟踪瞄准控制计算模块；所述跟踪瞄准控制计算模块用于基于所述目标星的特征点，采用跟瞄算法对所述目标星进行定位得到定位数据并发送至所述综合管控装置，以及用于控制所述目标星保持在视场中心时，对所述目标星进行跟踪描述得到跟踪数据并发送至所述综合管控装置。

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