[发明专利]一种主被动结合的空间碎片自感知系统及方法、卫星系统

说明书

本发明提供了一种主被动结合的空间碎片自感知系统及方法、卫星系统，采用超大视场可见光相机远距离被动搜索空间碎片，发现存在威胁的空间碎片后采用雷达近距离主动跟踪空间碎片，通过主被动结合的方式搜索、发现、跟踪存在碰撞威胁的空间碎片。信息处理模块控制转向机构转动，以带动超大视场可见光相机对全方位的宇宙空间的空间碎片进行被动搜索，并将搜索结果发送至信息处理模块；判断空间碎片是否存在威胁，若存在威胁则继续跟踪，当空间碎片与主星的距离在50km内，则雷达对宇宙空间的威胁空间碎片进行主动跟踪，并将跟踪结果发送至信息处理模块；信息处理模块根据所述跟踪结果判断是否需要主星躲避所述威胁空间碎片，若是，则提醒主星进行躲避。

技术领域

本发明涉及航天器技术领域，特别涉及一种主被动结合的空间碎片自感知系统及方法、卫星系统。

背景技术

太空中空间碎片数量每年在大幅增长，特别是近几年来碎片数量急剧增加，对在轨航天器安全运行构成了严重威胁和破坏，且一旦发生碰撞产生的残骸和碎片将会造成更恶劣的空间环境，对航天活动的安全造成更大的威胁。目前，在轨物体中94％都属于无使用价值的空间碎片。空间碎片常规的监测手段可分为地基监测和天基监测两类，地基观测易受气象、地理位置以及时间的限制，存在监视范围受限、探测时效性不强、数据更新率较慢、且目前地基只能对厘米级及更大尺寸的碎片进行观测、跟踪，而小尺寸的空间碎片(10cm)则只能通过天基探测的手段进行观测。天基空间碎片监视采用一颗或几颗观测卫星进行空间布局，对其视场范围内的空间碎片进行观测，并将观测信息发送给其他航天器，这种方法具有机动灵活、不受疆域和气象条件限制、可近距离详细观测小尺寸的空间碎片的特点，观测数据精度更高。但是，天基空间碎片监测无法实时、全天时、全天域地追踪空间在轨物体，更无法获知第一手的空间威胁碎片的轨道信息。因此，为了保障航天活动的安全，迫切需要发展航天器空间碎片自感知的方法和系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主被动结合的空间碎片自感知系统及方法、卫星系统，以解决空间碎片监测无法实时、全天时、全天域地追踪空间在轨物体的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种主被动结合的空间碎片自感知系统，所述空间碎片自感知系统安装在一微纳卫星上，所述微纳卫星伴飞于一主星，所述空间碎片自感知系统包括超大视场可见光相机、雷达、信息处理模块与转向机构，其中：

所述超大视场可见光相机和所述雷达安装在所述转向机构上，所述转向机构带动所述超大视场可见光相机和所述雷达转动；

所述超大视场可见光相机用于对全方位的宇宙空间的空间碎片进行被动搜索，并将被动搜索结果发送至所述信息处理模块；

所述雷达用于对距离所述主星50km内的宇宙空间的具有威胁的空间碎片进行主动跟踪，并将所述主动跟踪的结果发送至所述信息处理模块；

所述信息处理模块根据所述被动搜索结果判断是否有所述具有威胁的空间碎片，所述信息处理模块根据所述主动跟踪的结果判断是否需要所述主星躲避所述具有威胁的空间碎片，若是，则提醒所述主星进行躲避；

所述信息处理模块控制所述转向机构的转动。

可选的，在所述的主被动结合的空间碎片自感知系统中，所述被动搜索结果包括全方位连续帧图像，所述信息处理模块根据所述全方位连续帧图像剔除图像中的恒星，解算出所述空间碎片的方位，第一次计算出所述空间碎片的脱靶量。

可选的，在所述的主被动结合的空间碎片自感知系统中，所述信息处理模块将所述空间碎片的脱靶量发送至所述转向机构，所述转向机构将所述超大视场可见光相机对准所述空间碎片进行自闭环跟踪，得出包含所述空间碎片的连续帧图像，所述信息处理模块根据包含所述空间碎片的连续帧图像，得出所述空间碎片的目标尺寸、运动方位角以及亮度特征变化。