[发明专利]航天器在轨泄漏定位方法和系统

说明书

本发明公开了一种航天器在轨泄漏定位方法及系统，该方法包括：在加强筋薄板结构上设置阵列传感器以接收泄漏源位置产生的声波信号并采集声波信号；对采集的声波信号进行时域处理；对经时域处理后的声波信号执行时间反转过程以输出可视化图像；根据图像中的特征确定泄漏源的位置。本发明通过基于声学时间反转的接触式检测方式，在加强筋薄板结构上设置阵列传感器，利用阵列传感器实时接收声波信号并采集声波信号，通过对所采集的声波信号进行信号处理实现对泄漏源的成像定位，可解决航天器加强筋薄板结构受高速运行空间碎片撞击发生泄漏无法快速检测和准确定位的问题，检测结果更直观、更精确，从而提高航天器在轨运行的安全性。

技术领域

本发明涉及航天器声学检测技术领域，特别地，涉及一种航天器在轨泄漏定位方法和系统。

背景技术

随着人类航天活动的蓬勃发展，在轨航天器数目不断增多，在政治、经济、军事、社会等领域带来了巨大的效益和影响，然而，航天器失效、退役、解体后会产生大量的空间碎片。在轨运行的航天器，尤其是空间站这种大型的载人航天器，受到高速运行空间碎片撞击发生泄漏的概率显著增大，严重威胁航天器的稳定运行和航天员的生命安全，进而影响航天器在通信、导航等领域发挥作用。近年来，空间碎片和航天器撞击的事件时有发生。长期在轨运行的航天器都将面临由于空间碎片撞击而发生泄漏的风险，因此，在不断提高航天器结构可靠性设计的同时，需要重点提升在轨泄漏检测的能力，在泄漏发生时进行快速检测和准确定位。

已有的航天器在轨泄漏定位方法是航天员通过便携式超声检漏设备，对航天器结构进行非接触式检测。其基本原理是航天员利用设备，将气体泄漏产生的声波信号转换为人耳可听的音频信号，通过配套的耳机听到这些声音，并通过直观的方式看到强度指示，判断是否有泄漏产生。非接触式检测方法需要航天员进行手动操作，通过不断调整航天员的位置与设备的探头指向来查找泄漏位置。虽然该方法经过了在轨测试，但是存在容易受到舱内背景噪声的干扰、检测区域小、检测效率低、无法及时发现并定位泄漏源等缺点。

发明内容

本发明提供了一种航天器在轨泄漏定位方法和系统，以解决现有检测方式效率低、无法及时发现并定位泄漏源的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种航天器在轨泄漏定位方法，用于对航天器的加强筋薄板结构的泄漏源位置进行接触式检测，该方法包括：

在加强筋薄板结构上设置阵列传感器以接收泄漏源位置产生的声波信号并采集声波信号；

对采集的声波信号进行时域处理；

对经时域处理后的声波信号执行时间反转过程以输出可视化图像；

根据图像中的特征确定泄漏源的位置。

进一步地，在加强筋薄板结构上设置阵列传感器以接收泄漏源位置产生的声波信号并采集声波信号的步骤包括：

在加强筋薄板结构上与加强筋相反的表面设置多个阵列传感器形成分布式传感器网络，利用多个阵列传感器接收泄漏源位置产生的声波信号；

采集阵列传感器接收到的声波信号。

进一步地，对采集的声波信号进行时域处理的步骤包括：

基于不同模态、不同频率声波与加强筋结构的作用机理，确定声波信号的传播模态和频率范围；

对阵列传感器接收到的声波信号进行时域加窗函数处理，提取S0模态的兰姆波。

进一步地，对经时域处理后的声波信号执行时间反转过程以输出可视化图像的步骤包括：

将经时域处理后的声波信号转换为频域信号；

选择频率范围，构建多态响应矩阵；