無人駕駛車目標跟蹤軌道快車

無人駕駛車目標追蹤[軌道快車]2007年3月8日，美國在卡納維拉爾角航天發(fā)射場成功發(fā)射一箭六星，此中包含一對“雙胞胎衛(wèi)星”、特意從事太空維修工作的衛(wèi)星，被稱為衛(wèi)星挽救者的―――軌道快車?！懊绹哲娪钪嫣綔y計劃-1”“美國空軍宇宙探測計劃-1”（STP-1，SpaceTestProgram-1)，主要發(fā)射一系列探測衛(wèi)星，進行多項太空測試。一箭六星是STP-1的一部分，軌道快車計劃也是STP-1的一部分。軌道快車計劃主要任務是實驗修復衛(wèi)星，進行各種儀器和技術的太空試驗；演示自主衛(wèi)星維修技術的水平。軌道快車計劃主要目的是延長各種衛(wèi)星和航天器的使用壽命。軌道快車計劃由多種技術集成，有多套設計、推行方案。軌道快車計劃由美國國防早先研究計劃局（DARPA）組織；美國空軍和美國國家宇航局共同推行；波音公司負責管理。軌道快車計劃成員有美國國家宇航局（NASA）、鮑爾宇航技術公司（BallAerospaceandTechnologiesCorp）、諾斯羅普?格魯門太空技術公司、加拿大MDA公司、美國德雷珀實驗室公司(DraperLaboratoryInc)和Starsys研究公司(StarsysResearchCorp)。美國鮑爾宇航技術公司負責把軌道快車的有效載荷和NextSat貨場航天器（NextSat/CSC）平臺集成的工作。2007年3月，軌道快車進行了一次太空修復衛(wèi)星和捕獲衛(wèi)星試驗項目。試驗項目的軌道快車由太空運輸機器人服務艙（ASTRO）和衛(wèi)星軌道艙（NextSat/CSC）兩大部分組成。衛(wèi)星軌道艙的NextSat（未來星）在此次試驗中充當、模擬故障衛(wèi)星的角色。軌道快車軌道快車（OE，OrbitalExpress）是一種維修衛(wèi)星的太空機器人，能自主交會和對接；對在軌衛(wèi)星補給燃料、更換元件、升級設備的衛(wèi)星。DARPA的OE系統(tǒng)質(zhì)量1800kg，高度大體2.5m。軌道快車是雙星配置，能單星運轉(zhuǎn)和雙星合作工作。軌道快車能自行變軌，靈便運動，不按固定軌道運轉(zhuǎn)。軌道快車能捕獲衛(wèi)星和保護衛(wèi)星，如圖1STP-1的軌道快車和NextSat集成所示。軌道快車組成軌道快車主要由太空運輸機器人服務艙（ASTRO）、衛(wèi)星軌道艙CSC）和在二顆衛(wèi)星間交換燃料和軌道替代單元（ORU），包含一塊備用電池組成。如圖2太空中的ASTRO和CSC；圖3對接中的ASTRO和CSC所示。太空運輸機器人服務艙（ASTRO）衛(wèi)星，是用于向衛(wèi)星運輸燃料、裝置各種操控器，以及在軌修復航天器的的服務艙。（1）機器人系統(tǒng)機器人系統(tǒng)（SPDM，SpcclalPurposeDcxtcrousManlpulator），是ASTRO的重要部分。SPDM的機械手臂可任意旋轉(zhuǎn)掌握，以便抓住物品。SPDM的兩個手臂是同樣的，有七個關節(jié)。SPDM的機械手會依據(jù)不同樣狀況使用各種工具，為故障衛(wèi)星替代部件。常用的特其余工具儲蓄在右邊，如圖4機器人機械手臂表示圖所示。（2）ASTRO服務艙的操作系統(tǒng)ASTRO服務艙質(zhì)量約700kg，長度1.64m。它的服務功能是:①維修、燃料輸送②與需保護衛(wèi)星連接③加燃料、零部件替代④衛(wèi)星的系統(tǒng)查驗如圖5ASTRO的操作系統(tǒng)所示。3）ASTRO主要參數(shù)：2、軌道艙（CSC，Commoditiesspacecraft）衛(wèi)星，又稱為維修/后勤衛(wèi)星(theserviceable/commoditiessatellite)，是儲藏燃料、替補或升級的航天器部件的、充當軌道庫房的軌道艙。在2007年3月的實驗中，CSC還充當了需保護“客戶”航天器（NextSat），如圖6CSC的外形所示。CSC航天器平臺的設計以鮑爾宇航公司建筑的“深度撞擊”的觸犯器為基礎。ASTRO由波音公司建筑。（1）CSC有效載荷：①一個用于進行在軌補給燃料考據(jù)的流動傳輸系統(tǒng)；②一個同意與維修航天器進行對接的適配器；③一個用于衛(wèi)星間通訊的交聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器。有效載荷224kg，如圖7CSC在飛翔中所示。（2）CSC的操作系統(tǒng)CSC使用標準化的組件和接口，依據(jù)“深度撞擊探測器”的Impactor組件結構，包含BCP-2000軟件、指令和數(shù)據(jù)辦理系統(tǒng)等。太陽帆板功率550（W，EOL)。太空船質(zhì)量約224kg、長度1m。CSC主要功能是運輸、儲蓄燃料、零部件等，執(zhí)行協(xié)助保護故障衛(wèi)星的任務。（3）CSC主要參數(shù)：ASTRO和NextSat連接軌道快車（OE）在工作中，ASTRO和NextSat靠一套凹凸適配器裝置連接。NextSat是指將來星，即將來將要保護的衛(wèi)星。ASTRO和NextSat連接方案是：ASTRO在到達目的地后，和NextSat交換連接信息，漸漸靠攏；NextSat伸出凸裝置，ASTRO用凹裝置接住、鎖定，如圖8OE的ASTRO和NextSat連接方案所示。連接適配器連接適配器（ESPA，EELVSecondaryPayloadAdapter)是一套連接或分開結構的部件。ESPA標準接口有6個圓孔和4個小圓孔，如圖9連接適配器（ESPA）1所示。OE分別使用MLB分別制度，是協(xié)調(diào)漸進的方式，供給0.06～0.5m/s的分別速度(V)，如圖9連接適配器（ESPA）2所示。衛(wèi)星一定安裝標準的ESPA適配器裝置。ESPA可將兩個或多個衛(wèi)星連接或分開，如圖10ESPA典型的衛(wèi)星對接所示。軌道快車工作方式1、軌道快車的兩個航天器在一個層疊或成雙的飛翔結構下進行發(fā)射；2、軌道快車進入太空后，ASTRO與CSC雙星相連，互相交換相關數(shù)據(jù)；3、到達目的地后，兩星分別；4、ASTRO捕獲需燃料或維修的故障衛(wèi)星；5、ASTRO一旦鎖定故障衛(wèi)星，CSC追上ASTRO；6、ASTRO伸出機器人手臂，將故障衛(wèi)星拉到身旁，替故障衛(wèi)星增補燃料、更換電池板和其余零部件等；7、CSC為ASTRO供給燃料、部件等；8、保護達成，CSC和ASTRO合而為一。ASTRO衛(wèi)星與CSC衛(wèi)星對接，使用激光傳感器系統(tǒng)和專為NASA/軌道科學公司的自動交會技術研制的視頻導航傳感器（AVGS），如圖軌道快車的分別所示。軌道快車技術功能軌道快車主要功能：1、安全、協(xié)調(diào)、正確的操作和捕獲系統(tǒng)；2、在軌工作能力，如燃料和部件運輸、自主交會、對接、修復、重新定位、檢測、安全走開軌道和入軌裝置、以及航天器在軌升級的能力。軌道快車主要技術：1）自主運轉(zhuǎn)系統(tǒng)與技術。從間距7km到1000km以上的交會能力；(2)航天器載相關導航和制導系統(tǒng)；(3)機器人自動臂系統(tǒng)；(4)機器人臂直接捕獲航天器技術；(5)米以下范圍內(nèi)的自主地址保持技術；(6)流體和部件運輸技術；(7)被動、無目標交會傳感器系統(tǒng)與技術。軌道快車意義1、提高衛(wèi)星的生計能力，延長衛(wèi)星的壽命。衛(wèi)星