非合作目标测量设备的应用是在最近几年才开始的，具有代表性的项目为XSS-11（图1-2）和“轨道快车”项目。非合作目标测量主要是通过测角相机和激光测距仪进行方位角和相对距离的测量。与微波雷达相比，它们具有质量与体积小、功耗低的特点，是未来高自主、小型化在轨服务航天器进行非合作目标测量比较理想的配置。为了进行这一重要的新技术验证，本书选用它们作为非合作目标测量设备，受我国目前技术条件的限制，对它们的探测距离不要求太远。

图1-2　XSS-11在轨观测到的火箭末级

但是测角相机受到光照条件影响，激光测距仪探测角度很小，因此，在使用时受环境条件和姿控精度的影响。早期的非合作目标测量设备主要是微波雷达，并且已在航天飞机上成熟使用，虽然它的质量大、功耗大，但是具有全天候工作的优点。为了保证非合作方式测量的可靠性，本书也选用微波雷达作为进行非合作目标测量的敏感器，并且由于微波雷达探测距离相对较远，它可以在激光测距仪以及测量相机探测不到目标时提供测量手段。(www.daowen.com)

（1）激光测距仪。激光测距仪的工作原理是通过自身携带的激光发光源发射激光束，然后激光束通过被测目标进行反射，激光测距仪接收反射的激光信息来确定目标相对于激光测距仪的距离。激光测距仪能够在各距离段测量两个航天器的相对距离，具有体积与质量小、测量精度较高、受外界环境影响小的特点，有利于小型化的发展。但是探测角度较小，在同等功耗的情况下，探测角度与探测距离的平方成反比，因此需要追踪器具有较高的姿态控制能力。

（2）光学测角相机。测角相机负责对目标进行成像，并通过运动目标识别算法从星空背景中捕获目标。光学测角相机可以实现对目标器方位角的测量。为了使测角相机具备较高的测量精度，在设计时要减小视场角。但是当探测目标离开相机视场时便无法继续探测目标。测角相机的测量步骤如下：依据要求在星空背景中搜索目标；根据搜索结果锁定目标；求出目标中心相对于相机视轴的视线角；得出目标的测量数据。

（3）微波雷达。与其他设备相比，微波雷达的优点与缺点都比较明显。微波雷达体积大、功耗大，并且具有二自由度活动部件，这将大大增加系统的设计难度，同时微波雷达的扫摆会对星体姿态产生扰动。另外，由于微波测量体制，测量精度较差。但是，由于扫摆机构的存在，它的探测角度可以很大，能够同时测量相对距离和方位角信息，不需要和其他设备联合进行测量，并且微波雷达的探测范围较远。