空間交會激光雷達(dá)APT捕獲技術(shù)及仿真.pdf

1、隨著我國航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，宇航科技已經(jīng)進(jìn)入了和平開發(fā)外太空的新階段。神舟5號首次載人航天和神舟6號多人多天的飛行實(shí)驗(yàn)成功是我國航天事業(yè)的一個(gè)重大里程碑，標(biāo)志著我國航天技術(shù)的不斷成熟。下一步將要進(jìn)行的是航天員出艙行走和空間交會對接實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而建立臨時(shí)或長期有人職守的空間站?？臻g交會對接技術(shù)是建立空間站的關(guān)鍵技術(shù)之一，而空間交會激光雷達(dá)的APT技術(shù)又是空間交會中的關(guān)鍵也是最困難的技術(shù)之一。本文結(jié)合系統(tǒng)要求，對APT捕獲技術(shù)作了如下研究：

2、 1.分析了空間交會激光雷達(dá)APT系統(tǒng)的組成部分：包括發(fā)射掃描系統(tǒng)，目標(biāo)反射系統(tǒng)，位置姿態(tài)測量系統(tǒng)，距離速度測量系統(tǒng)，以及APT控制系統(tǒng)單元技術(shù)。其中對幾個(gè)關(guān)鍵部分進(jìn)行了詳細(xì)分析：計(jì)算了目標(biāo)角反射器的激光雷達(dá)散射截面(LRCS)值，研究了QD與CCD對目標(biāo)位置角度的計(jì)算方法和空間分辨率； 2.根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)和要求并結(jié)合現(xiàn)有國內(nèi)技術(shù)特點(diǎn)研究了APT捕獲系統(tǒng)掃描的捕獲概率問題，然后分析了幾種常見的掃描方式：矩形(Raster)

3、掃描、螺旋(Spiral)掃描，矩形螺旋(RasterSpiral)掃描，玫瑰形(Rose)掃描以及李薩如形(Lissajo)掃描； 3.對分行掃描和螺旋掃描進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析，分析了它們在不同捕獲分辨角、捕獲范圍、振動角振幅和終端位置分布均方差時(shí)的捕獲概率、捕獲時(shí)間與系統(tǒng)常數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)將分行式螺旋掃描在激光雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，并對其進(jìn)行了系統(tǒng)仿真分析?？偨Y(jié)各種掃描方式的特點(diǎn)，對目標(biāo)逃逸特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)

4、化設(shè)計(jì)，采用了一種實(shí)用的六邊形掃描方式，并進(jìn)行仿真計(jì)算。結(jié)果表明：六邊形(hexagon)掃描方式比分行式螺旋矩形掃描方式的掃描效率提高了11.1％； 4.分析了各種情況對捕獲掃描速度的影響，并進(jìn)行了仿真，得出了初步的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。利用Matlab/simulink和C總共編寫了仿真程序65個(gè)； 5.最后利用現(xiàn)代DSP技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了一套APT掃描跟蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了APT系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，將有待更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證