《运动体姿态控制技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运动体姿态控制技术（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、运动体姿态控制技术学号：20092655姓名：陈秀阳班级：自动化0909授课教师：马宏军航天器交会对接技术概况摘要交会对接技术是进行空间组装、空间平台补给、空间站人员轮换、在轨维修和深空探测等高级空间操作的一项必需技术。完整的交会对接过程包括远距离导引、近距离导引、平移靠拢、对接和撤离等阶段。在不同阶段有不同的控制目标和约束条件，所面临的轨迹安全问题也不尽相同。本文概述了航天器交会对接技术的历史、现状与发展，以及交会对接技术中的主要应用技术与研究方向，以使人们对航天器交会对接技术有一定的认识。关键词：航天器控制交会对接引言航天器交会对接技术是航天技术的重要组成部分，它是指两个航天器（宇宙飞船、
2、航天飞机等）在太空轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术。太空交会对接是实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的太空装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。随着计算机技术、信息处理技术、光电成像技术以及激光技术的发展应用，促使空间交会对接技术逐步向着尽量减少航天员的在轨操作，实现自动交会对接；另一方面是尽量减少对地面站的依赖，实现自主交会对接。航天器交会对接技术在航天领域内占有绝对重要的地位，也是一国航天技术实力的综合展现。随着航空航天技术的飞速发展，各国的航天器交会对接技术也得到了非常大的发展与进步。本文主要介绍航天器交会对接技术的发展历史与研究现状及应用，从
3、而使读者增进对这一技术领域的了解。正文航天器交会对接是指两个航天器（宇宙飞船、航天飞机等）在太空轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术。航天器空间自主交会对接是实现航天器在轨组装、维护、物资交换、补给以及人员访问载人航天器等高级空间操作的前提，是我国载人航天工程后续任务必须技术为配合我国载人航天、组建空间站和探月等重大工程计划，为我国未来空间自主交会对接任务提供相应的理论基础和技术储备对我国的航空航天事业具有主要意义。交会对接过程分4个阶段：地面导引，自动寻的，最后接近和停靠，对接合拢，交会对接飞行操作，根据航天员介入的程度和智能控制水平可分为手控、遥控和自主3种方式。1965年12月15日，
4、美国“双子星座”6号和7号飞船在航天员参与下，实现了世界上第一次有人太空交会。俄罗斯（前苏联）也在上个世纪60年代就进行了交会对接，世界上迄今已经有过300多次空间交会对接。际重要的航天器交会对接记录如下：第一次有人空间交会。1965年12月15日，美国“双子星座”6号飞船在航天员的参与下，和“双子星座”7号飞船实现了世界上第一次有人空间交会。第一次有人空间对接。1966年3月16日，美国“双子星座”8号飞船通过宇航员手动操作，与无人“阿金纳”目标飞行器对接。第一次自动交会对接。1967年10月30日，苏联“宇宙”188号飞船与“宇宙”186号飞船在太空实现自动对接。第一次航天飞机与空间站对接
5、。1995年6月29日，美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站对接。在2011年11月3日，中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器在距地球343公里的轨道实现自动对接，为建设空间站迈出关键一步，也实现了四十多年来我国从发射第一颗人造卫星到开展深空探索。空间交会对接重大突破将为中国2020年左右建成空间站奠定关键技术基础。现在国际对于航天器交会对接技术的研究非常热衷于对接测量技术的研究，例如对光电成像测量技术、激光雷达、微波雷达以及各种传感器、GPS系统等的研究与应用，有的国家为实现更加精准可靠的测量，还使用分段传感器技术，即在两对接航天器相距不同距离时，使用不同传感器进行
6、测量。通过研究对比美国、苏联/俄罗斯、欧空局以及日本交会对接测量技术的情况，可以得到对接测量技术的发展状况与趋势：.在测量方法上由依靠地面的非自主式过渡到不依靠地面的自主式测量，由航天员操作的非自动式对接到不依赖航天员操作的自动对接。.采用多传感器分段测量是主要的一种主流的测量方法，各种传感器获得的信息能综合利用，可以大大地简化测量设备，改善系统性能和提高可靠性。微波雷达、激光雷达、GPs/GLONAS全球定位系统和CCD等多传感器组成的测量系统，是交会对接测量系统发展的趋势。.CCD光学成像测量传感器是一种高智能化的测量技术，由于它体积小，质量小，功耗小，能精确测出两航天器之间的相对位置和姿
7、态。在空间交会对接的最后逼近段和对接段将得到广泛应用。随着信息处理技术的发展，其应用范围会更加广泛。中国载人航天计划分三步实施：第一步是发射无人和载人飞船，将航天员安全地送入近地轨道，进行对地观测和科学实验，并使航天员安全返回地面；第二步是继续突破载人航天的基本技术，如多人多天飞行、航天员出舱在太空行走、完成飞船与空间舱的交会对接等，在突破这些技术的基础上，发射短期有人照料的空间实验室，建成完整配套的空间工程系统；第三步，建立永久性的空间试验室，建成中国的空间工程系统，航天员和科学当前，航天科技集团第五研究院、国防科技大学和哈尔滨工业大学等等科研单位和院校，积极对交会对接中的动态测量工作开展了
8、大量的研究，均处于研发当中。当前，开展交会对接的关键技术研究已显得十分重要。家可以来往于地球与空间站，进行规模比较大的空间科学试验。当前国外拥有先进航天技术的国家和团体已将视觉测量技术作为实现交会对接近距离段的动态测量的主要技术路线之一，计算机视觉技术将成为其中的关键技术。近年来，计算机视觉技术已成为智能研究领域的一个重要研究课题，立体视觉传感器得到越来越广泛的应用，尤其是双目视觉传感器结构简单、使用方便、速度快、精度高等诸多优点被广泛应用于工业测量、物体识别、机器人自引导、航空航天、军事等诸多领域。随着新型光电扫描技术、新型阵列光电探测器件及其有效的算法出现，结合迅猛发展的自动控制与高速数据
9、处理技术，机器视觉测量有了新的发展及应用，如计算机图像处理、计算机视觉及立体视觉理论从计算机视觉技术的初步创建至U现在己经40年了，其理论基础在不断的加强，视觉系统框架与视觉可计算的研究也在不断发展，同时其他相关技术的发展也为计算机视觉的研究提供了条件或基础，促进了它的发展和完善。计算机视觉属于人工智能的研究范畴，是与人类感知行为中的视觉行为相对应的研究技术，因此计算机视觉就是指用计算机实现人的视觉功能一一对客观世界的三维场景的感知、识别和理解。计算机视觉技术研究要达到的最终目的是实现对于三维景物世界的理解，即实现人的视觉系统的某些功能，其研究的本质问题用一句话概括为：“利用二维投影图像来重构
10、三维物体的可视部分”。计算机视觉要达到的基本目的至少有以下三个：(1) 根据一幅或多幅二维投影图像计算出观察点到目标物体的距离；(2) 根据一幅或多幅=维投影图像计算出目标物体的运动参数；(3) 根据一幅或多幅二维投影图像计算出目标物体的表面物理特性。计算机视觉的研究有双重的意义：其一是建成计算机视觉系统，用讨算机实现人工的视觉系统功能。即要使计算机能够借助各种视觉传感器(如CCD等)获取场景的图像，通过图像分析等技术手段来感知和恢复二维场景中物体的几何性质、姿态结构、相对位置等信息，并对客观场景进行识别、描述、解释，进而做出判断与决策；其二，计算机视觉模型的研究结果作为探索人脑视觉工作机理的
11、手段，反过来进一步加深人们对人脑视觉的掌握和理解，促进人类视觉系统本身的研究进程。计算机视觉技术在航天领域中得到了广泛应用，对接阶段常应用计算机视觉技术测量对接参量，测量方法有：a. 角/边图识别法；b. 目标航天器条码识别法；c. 相关法；d. 立体测距法；e. 环形图像法。交会对接技术在航天技术中占有越来越重要的地位，而随着航天技术的发展，交会对接技术及计算机视觉技术将得到更快的发展与更多的应用，这也将进一步促进航空航天技术的发展。总结近年来，随着空间科学技术的不断更新与发展，交会对接技术将得到进一步的发展与应用，各国也将会越来越重视对交会对接技术的研究与发展。交会对接技术中的许多研究领域还等待着人们的进一步开发与应用，我们有理由相信交会对接技术将有一个美好的发展前景。本文只是粗浅地介绍了交会对接技术在航空航天领域中的一些应用及其研究领域，其目的是使人们对交会对接技术形成一定认知，而更加深层的专业知识还有待于科研人员的进一步研究与开发。1. 参考文献朱仁章，航天器交会对接技术：国防工业出版社，2001王华，交会对接控制与轨道安全：【博士学位论文】国防科技大学，2007王华，李海阳，唐国金，视场约束的交会对接V-bar撤离控制研究：国防科技大学航天与材料工程学院；王宝峰，航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用：解放军信息工程大学，2007
