手控交会对接靶标的光照遮挡仿真与预报

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1、第23卷第5期载人航天Vol.23No.52017年10月MannedSpaceflightOct.2017手控交会对接靶标的光照遮挡仿真与预报11，21徐晓静，晁建刚，赵再骞（1.中国航天员科研训练中心，北京100094；2.中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室，北京100094）摘要：针对我国交会对接过程中出现目标靶标被遮挡的现象，研究手控对接过程中靶标被遮挡的可能性，并仿真了遮挡过程。首先分析了目标飞行器前锥面和飞船自身以及帆板在交会对接中形成遮挡的特点，基于空间三维矢量投射原理，建立了各部分对靶标底盘产生遮挡的投影模型和遮挡模型，基于交会对接运动规

2、律以及太阳矢量，计算获取了遮挡方位以及遮挡时间，并通过三维图形实时渲染和轨迹变化曲线图再现了遮挡过程，直观易懂。经与神八、神九交会对接光照遮挡比对，验证了方法的正确性及有效性。该方法已成功应用于地面支持任务中。关键词：手控交会对接；靶标；遮挡；预报中图分类号：V423.7文献标识码：B文章编号：1674-5825（2017）05-0626-05SimulationandPredictionofTargetObscuringinManualRendezvousandDocking11，21XUXiaojing，CHAOJiangang，ZHAOZaiqian（1

3、.ChinaAstronautResearchandTrainingCenter，Beijing100094，China；2.NationalKeyLaboratoryofHumanFactorsEngineeringofChinaAstronautResearchandTrainingCenter，Beijing100094，China）Abstract：Thephenomenonoftargetobscuringduringtherendezvousanddocking（RVD）ofShenz-houhasoccurred.Thepossibilityof

4、targetobscuringduringmanualRVDwasstudiedandtheprocessoftargetobscuringwassimulatedinthisstudy.Firstly，thecharacteristicsoftargetobscuringformedduringRVDbythefront-conical-surface，thespaceshipandthesolararrayswereanalyzed.Thentheprojectionmodelandtheobscuringmodelofeachpartrelatedtot

5、heemergingoftargetob-scuringwereestablished.Basedonthespatialthree-dimensionalvectortransmissionprincipleandthemotionalrulesoftheRVD，theobscuringdirectionsandtimeswerecalculatedandobtained.Inaddition，theprocessoftargetobscuringwasduplicatedby3Dreal-timegraphicsrenderingandthecurveof

6、trajectorytransformation.Theresultswereintuitiveandeasytounderstand.ThecorrectnessandeffectivenessofthemethodwereverifiedbycomparingthesimulationresultswiththeobscuringinShenzhou8andShenzhou9RVDtasks.Themethodhasbeensuccessfullyappliedtothegroundsupportmissions.Keywords：manualrendez

7、vousanddocking（RVD）；target；obscuring；prediction客观因素有多种，如飞船装配的精确度、羽流干1引言扰，电视摄像机的光干扰，图像被遮挡等。在神八交会对接技术是组建我国空间站必须掌握的自控交会对接时出现了目标靶标被遮挡的现象，关键技术之一，空间站建成后，将会执行不同方向如图1所示，如果出现在航天员手控交会对接过的多次交会对接任务。交会对接的成败直接影响程中，对航天员心理是极大的挑战，尤其是出现在组合体任务，而影响航天员手控交会对接成败的对接的最后几米，直接影响交会对接精度，甚至任收稿日期：2016-08-15；修回日期：

8、2017-07-25基金项目：总装试验