空間交會激光雷達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驗成功是我國航天事業(yè)的一個重大里程碑，標志著我國航天技術(shù)的不斷成熟。下一步將要進行的是航天員出艙行走和空間交會對接實驗，進而建立臨時或長期有人職守的空間站。空間交會對接技術(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APT系統(tǒng)的組成部分：包括發(fā)射掃描系統(tǒng)，目標反射系統(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)。其中對幾個關(guān)鍵部分進行了詳細分析：計算了目標角反射器的激光雷達散射截面(LRCS)值，研究了QD與CCD對目標位置角度的計算方法和空間分辨率； 2.根據(jù)系統(tǒng)指標和要求并結(jié)合現(xiàn)有國內(nèi)技術(shù)特點研究了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行了詳細的仿真分析，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的捕獲概率、捕獲時間與系統(tǒng)常數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)合二者的優(yōu)點將分行式螺旋掃描在激光雷達系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了計算機仿真，并對其進行了系統(tǒng)仿真分析。總結(jié)各種掃描方式的特點，對目標逃逸特點進行優(yōu)

4、化設(shè)計，采用了一種實用的六邊形掃描方式，并進行仿真計算。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，并進行了仿真，得出了初步的仿真實驗結(jié)果。利用Matlab/simulink和C總共編寫了仿真程序65個； 5.最后利用現(xiàn)代DSP技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)要求設(shè)計了一套APT掃描跟蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)了APT系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，將有待更進一步的實驗驗證