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空间交会对接敏感器技术 张长命吴蕾 (电予科技太学应用物理研究所) t摘要】空问变台对接(RvD)拄术发展已经20多年的历史．舯年代毗来由于永久性 t人空闻站的发展。更加需蔓交舍对接技术．奉文对近年来田外空间变会对她蓐嚣进行分 、圻．．： 关键调：空问交会对接；擞渡雷达t激光雷达；光学虞●t蓐暑；对接t矗■： 1引言 在航天羹与空阗粘的变会和对基过程中． 一般把空问站羹为。目标飞行量。．量麓动的： 把航天暑称为。追踪飞行暑’．是主动的n】．追踪飞行l进入轨道后，在里膏目标飞行肭l∞ h处捕获爿目标飞行嚣．并开始确定测量信息和与目标飞杼嚣t立鼍信联系。转入自动寻的 阶殴．对于自主交舍对接花圈为1∞h～0‘对于自主交舍对接范捆为l∞h～O‘翻井通 常的徽法是采用藿浚t迭(】∞h～200-)，鼙光雷达‘铷0∞^．1钿》、光学成量■薏鼍(20妇～ 3-)和对接t勰(1响～0 t)四种不同t尊嚣来完成全过程交台对接—量任务．这种铡 量系统误差小。可●性商，冗余度大，但结构复杂． 2国外研究概况‘似钉 羹曩在∞年代捕曾炊为。震子星童计捌’研爿t渡交台叠达．作用范田为t50k卜150 并可讪敷字形式进入导航计算机． J最段单脉冲比幅连续挂雷达．美 鱼航天飞机舶变童t选量‘|【ll教段臆冲多瞢船达．70年代羹田成功研制了col激光纛选． 美田目前已经在进行激光交会譬达和光学t蓐嚣等自主交会对接测量设鲁的研制． 前苏联交舍对接舅量系统基本上采用无战电舅t设鲁——镬波冒达．有时也采用闭露电 视系统．能在屏幕上给出前方飞行器治滚动轴的方向田像．为使对接系统更加完善，并且具 有更高技术性能．前苏联也将激光技术用于空问交会对接，重点发展激光交会雷选． 欧洲空闻局虽至今尚来实现在轨交舍对接，但从们年代初就开始研究自主变会对接涓 量技术和t矗鼍，．欧洲空间交会对接测量系统具有两，带点：o自主式。在l∞-以内，不 依赖地面站：0分段式．备个阶段采用不同t感嚣，并且具有一定交叉，母十阶段同时可使 用两种t蓐嚣．互为鲁分．一般情况下．分为四个阶段：近程采用徽救■达，中短程采用擞 光雷达．近程采用光学戒像敏蓐器，接近阶段采用位置t囊器(PsD)． 80年代后期日车也开始研制交会对接舅量系统和t蓐嚣，主要是扫描式蠢光雷达．光 学城摩嚣和GPS差分接受机．在中近距嵩上采用蠹光交会雷达．GPs接受机可以作为远匪离 交台测量手段． 由于近期激光技术的继续发展．采用大功奉半导体蠢光墨和改进扫赫机构性簟，提高跟 踪精度以及在目标飞行器上设置合作目标，从而使复古式激光雷达作为交会对接全过程的舅 量唆感嚣成为了可能．目前这些t感嚣大部分运在试t和研翻阶段I”…)． 3 GPs接收机 G尸s(全球定位系统)接收机对航天飞机导航原理：在目标飞行器和追踪嚣备安装一台 F。了矿 导航卫星接受机，然后把目标飞彳亍嚣接牧下来盼导航信童发射给=i自踪器，两者进行差分． 采用卡尔曼滤波处理，量后得到是追踪飞行嚣相对于目标量的距离和匪膏遗宰． 报据欧潍空簿角为日er¨3航天飞机采用G隋接受机作为变蠹嗣量手段研究螬果【Il衰明： 当采粥的瞢酾(租精度)可以获得在歪毫从lO∞h舅接近段，相对距■麓鏖为几十米． 相对鼯膏建事精度为O．2_lcI／s．若采甩糟■的P码，翻榴对醴和逮搴的精度0更大提毫， 为此在交会l览殴，可以用它来作为舅量手段． EI奉在孰交舍对接技术实验卫星(ETs-vII)于l∞8年T月首攻成功垃触了变舍自主 对接…．谈墨上配备G瞪相对导航熏筑．在盯洲II进行Rm宴验时．G鸭相对辱麓曩筑是 作为一种估算相对逼近阶段(轾对臣膏=5嘶-50瞳)聪量与目标星的相对枉t／建度雌 要导靛手段．在没有推力器喷射等干扰的情况下．寻麓谩差可控捌在抽．即髓在栅推力 嚣耐跟踪星进行轨道控制的情况下仍可将聃星的位置误差控翻在妇之内．另外，在利用 GPS载波f占号进行导航时，其导航误差可控恻在1-以内．这鼍世界上首次稠用差分G髂进 行无^航天墨啪导航实验．取荐了理想的实■