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“黑科技”完成“太空華爾茲”

2017/4/25 16:51:56　來源:中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)　【字體：大中小】【收藏本頁】【打印】【關(guān)閉】

核心提示：4月22日，我國首艘貨運飛船天舟一號與天宮二號首次交會對接順利完成，為后續(xù)開展推進劑在軌補給試驗，即“太空加油”提供技術(shù)保證。

4月22日，我國首艘貨運飛船天舟一號與天宮二號首次交會對接順利完成，為后續(xù)開展推進劑在軌補給試驗，即“太空加油”提供技術(shù)保證。
記者從中科院光電技術(shù)研究所獲悉，在此次對接及接下來的對接中，由該所研制的遙操作攝像機和激光雷達，作為姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)的重要測量設(shè)備，將如同兩位“太空舞者”的眼睛，協(xié)助天舟一號與天宮二號完成曼妙的“太空華爾茲”。
在22日的首次對接中，由光電所等單位聯(lián)合研制的交會對接激光雷達安裝于天舟一號，該雷達能夠從中遠距離準確捕獲天宮二號，實現(xiàn)對天宮二號的高精度跟蹤。同時，在整個交會對接過程中，實時獲取天宮二號與天舟一號的相對距離、速度、角度、角速度等運動狀態(tài)信息，為飛船姿態(tài)、速度控制提供有力支撐，確保圓滿完成首次精準對接。上述任務(wù)完成后，天舟一號與天宮二號組合體將在軌飛行兩個月，完成三次推進劑補加。之后二者再次分離，天舟一號從另一側(cè)與天宮二號進行二次對接。第二次對接的主要任務(wù)是進行繞飛實驗，檢驗天舟一號前向?qū)幽芰Γ@也是此次天舟一號與天宮二號交會對接的重頭戲之一。
光電所空天光電技術(shù)事業(yè)部副部長周向東說，針對后續(xù)開展的“太空加油”及多方向?qū)尤蝿?wù)，光電所精心設(shè)計了交會對接激光雷達ATP分機“繞飛對接”功能，通過對天宮二號大范圍繞飛掃描成像，實現(xiàn)了天宮二號多方向?qū)涌诘淖詣颖孀R、捕獲、測量功能。
“安裝于天舟一號艙外的遙操作攝像機，將在交會對接過程中約140米內(nèi)的最后平移靠攏段一展身手。”他說。遙操作攝像機擁有適應(yīng)遠近距離的雙視場設(shè)計、太空復(fù)雜光照環(huán)境下成像能力等一系列“黑科技”。
對接中，如果將天舟一號和天宮二號比喻為兩位“太空舞者”，那么遙操作攝像機的雙視場設(shè)計，則為保障他們在“太空華爾茲”的過程中，不僅眼中只有彼此，還能顧及雙方舞步、身姿。“遠距離可以到140米觀看船體，近距離可以到1.4米對接完成時看充滿視場的靶標。” 周向東說，雙視場中“寬視場”用作看對接全貌，不僅可以觀看對接靶標，還可以觀看船體情況，用作大角度范圍對接時;“窄視場”主要觀看對接靶標。同時，兩視場在一定程度上可以起互相備份作用。
而為讓兩位“舞者”，步伐一致、節(jié)奏同頻，低延遲性技術(shù)則發(fā)揮作用。“如果我們在家里進行視頻聊天，由于編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸和解碼延遲的影響，雙方看到的動作可能已在過去幾秒發(fā)生，但太空對接高精度需求，必須克服這一延遲。”周向東說，在對接操控需要的圖像數(shù)據(jù)傳輸、壓縮算法和數(shù)據(jù)打包方式等策略的基礎(chǔ)上，攝像機在1024×768分辨率下以視頻速率采集圖像，如何保證既不損壞畫面質(zhì)量，又能適應(yīng)傳輸帶寬的限制，還不產(chǎn)生延時，是科研團隊重點解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。
而在特殊的“太空舞臺”中，如何讓兩位“舞者”克服太陽直射變化、明暗交替的場景找到彼此，又是一道難題。遙操作攝像機的遙感復(fù)雜光照條件成像功能正是為此誕生，“設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在光照范圍在1lux到110000lux(太陽直射)范圍變化，船體背景漆黑或者存在太陽和船體本身明暗交替變化場景下，都能夠看清靶標，這要求采用特別設(shè)計的調(diào)光算法和專用設(shè)計的遮光罩來解決問題。”
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