[发明专利]用于小行星探测的附着探测敏感器及附着区障碍检测方法

说明书

本发明公开用于小行星探测的附着探测敏感器及附着区障碍检测方法。所述敏感器包括光学系统和电子系统。所述光学系统向小行星表面发射四束方向不同的测量光束而在小行星表面形成四个测量点，每三个测量点不在同一直线上，该光学系统测量每条测量光束的距离信息。所述电子系统根据第条测量光束的距离信息以及方位角与俯仰角，而获得位置矢量，根据位置矢量获得由每三个测量点确定的平面的法线在附着探测敏感器本体坐标系下的方向矢量，根据该指向获得每两个平面间的平面法向量夹角，判断平面法向量夹角与预定值，在每个平面法向量夹角均小于预定值时，判定所述四个测量点在同一平面，反之，不在同一平面。本发明解决了附着探测敏感器与小行星相对距离的快速确定问题和着陆区障碍检测问题。

技术领域

本发明涉及小行星附着探测技术，尤其涉及用于小行星的附着探测敏感器以及附着面平整度的确定方法。

背景技术

根据探测敏感器附着小行星的技术要求，探测器与小行星的相对姿态需要满足一定的要求，使探测器最终以附着机构接触小行星表面，避免太阳能电池帆板及其他机构的损伤，从而保证探测器的安全着陆。

行星着陆探测器通常配备的激光高度计和激光雷达不具备姿态确定功能，而通常与光学导航相机配合使用情况下，星上资源受限，处理速度较慢，而小行星距离地面遥远，传回地面处理同样存在较大的时延。

小行星形状非常不规则，且存在自转，探测敏感器附着阶段时间较短，这些任务性质都决定了探测器必须能够自主快速的解算自身姿态信息以及附着区域平整度。

发明内容

本发明解决的问题是现有的探测敏感器无法快速确定附着敏感探测器与小行星相对距离以及附着区域平整度的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种用于小行星探测的附着探测敏感器。该探测敏感器包括光学系统和电子系统。所述光学系统向小行星表面发射四束方向不同的测量光束而在小行星表面形成四个测量点，每三个测量点不在同一直线上，该光学系统测量每条测量光束的距离信息。所述电子系统根据第条测量光束的距离信息以及方位角与俯仰角，而获得位置矢量，根据位置矢量获得由每三个测量点确定的平面的法线在附着探测敏感器本体坐标系下的方向矢量，根据该方向矢量获得每两个平面间的平面法向量夹角，判断平面法向量夹角与预定值，在每个平面法向量夹角均小于预定值时，判定所述四个测量点在同一平面，反之，不在同一平面。

作为进一步方案，所述电子系统还根据所述平面法向量而获得拟合矢量，根据拟合矢量和附着探测敏感器本体坐标系的三轴方向矢量、和而获得敏感器与附着平面的相对姿态如下：、、。

作为进一步方案，所述电子系统位于电子舱，光学系统位于光学舱。

作为进一步方案，所述四条测量光束中，测量光束与本体中心轴线之间的夹角是30度。

作为进一步方案，所述光学系统发出的测量光束是波长为905nm的激光。

本发明还公开用于小行星探测的附着区障碍检测方法，该方法包括如下步骤：S1、向小行星表面发射四束方向不同的测量光束而在小行星表面形成四个测量点，每三个测量点不在同一直线上，该光学系统测量每条测量光束的距离信息；S2、根据第条测量光束的距离信息以及方位角与俯仰角，而获得位置矢量，根据位置矢量获得由每三个测量点确定的平面的法线在附着探测敏感器本体坐标系下的方向矢量，根据该方向矢量获得每两个平面间的平面法向量夹角，判断平面法向量夹角与预定值，在每个平面法向量夹角均小于预定值时，判定所述四个测量点在同一平面，附着区无障碍，反之，不在同一平面，附着区有障碍。

作为进一步方案，所述四条测量光束中，相邻测量光束之间的夹角是30度。

作为进一步方案，所述测量光束是波长为905nm的激光。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：