[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的地面測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610028706.8
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105675323B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史海濤;高洪濤;任璐;張曉峰;徐慶鶴;盧清榮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01N25/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 張瑜,仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天器結(jié)構(gòu)地面試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的地面測試方法。

背景技術(shù)

基于軍事和民用方面的考慮，世界各航天大國相繼研制出各種以對地觀測為目的的遙感衛(wèi)星，并逐步走向商業(yè)化，如美國的Landsat、Ikonos、QuickBird、WorldView、GeoEye，法國的SPOT，日本的ASTER、ALOS，印度的Cartosat等。為擺脫我國遙感數(shù)據(jù)的市場長期依賴美、法等國外遙感衛(wèi)星的現(xiàn)狀，我國陸續(xù)研制和發(fā)射了一系列的陸地遙感衛(wèi)星，如資源系列衛(wèi)星和ZY-3號衛(wèi)星，但其性能與國外先進(jìn)國家存在較大差距，未來幾年，研制高精度陸地遙感衛(wèi)星(或地球資源衛(wèi)星)是我國航天科技發(fā)展的必然趨勢。

定位精度是陸地遙感衛(wèi)星的一項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)，由于衛(wèi)星在軌時(shí)的熱環(huán)境十分惡劣，因此定位精度與衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定(主要是指結(jié)構(gòu)熱變形引起相機(jī)、星敏光軸相對指向的變化)性存在密切的關(guān)系，例如當(dāng)結(jié)構(gòu)熱變形引起相機(jī)光軸指向變化1＂就會導(dǎo)致相機(jī)指向在地面偏離理論目標(biāo)2.45m(軌道高度約為500Km)。隨著陸地遙感衛(wèi)星精度要求的越來越高，對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性提出了很高的要求。地面研究衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性規(guī)律不僅可以地面驗(yàn)證衛(wèi)星的高熱穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，而且可以對在軌衛(wèi)星進(jìn)行熱穩(wěn)定性修正。然而目前國內(nèi)尚沒有較為成熟的高精度地面實(shí)驗(yàn)技術(shù)，衛(wèi)星的高熱穩(wěn)定設(shè)計(jì)一般只能通過純計(jì)算的方法驗(yàn)證，由于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性造成純計(jì)算方法的結(jié)果一般誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的地面測試方法，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的高精度地面測量。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的地面測試方法，其利用地面測試系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性試驗(yàn)，該地面測試系統(tǒng)包括：試驗(yàn)平臺、待測結(jié)構(gòu)、立方鏡、加熱單元、測溫單元、經(jīng)緯儀、數(shù)據(jù)采集單元、程控電源、溫控計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)；其連接關(guān)系為：待測結(jié)構(gòu)根據(jù)在衛(wèi)星上的實(shí)際狀態(tài)放置于試驗(yàn)平臺上；立方鏡安裝在待測結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)光軸位置處；加熱單元和測溫單元分別粘貼在待測結(jié)構(gòu)上；數(shù)據(jù)采集單元用于采集測溫單元的溫度測量數(shù)據(jù)；程控電源用于控制加熱單元的加熱功率；溫控計(jì)算機(jī)分別與數(shù)據(jù)采集單元和程控電源相連，控制數(shù)據(jù)采集單元和程控電源以實(shí)現(xiàn)待測結(jié)構(gòu)的溫度場控制；一個(gè)立方鏡由2臺經(jīng)緯儀采集立方鏡相互正交的兩個(gè)反射面數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，所有經(jīng)緯儀兩兩互瞄；

其試驗(yàn)過程為：溫控計(jì)算機(jī)控制程控電源調(diào)整加熱單元的加熱功率，以進(jìn)行待測結(jié)構(gòu)的n個(gè)溫度工況試驗(yàn)，每個(gè)溫度工況試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度范圍分為m個(gè)溫度平衡點(diǎn)，每個(gè)溫度工況試驗(yàn)均從初始溫度到達(dá)m個(gè)溫度平衡點(diǎn)中溫度值最高的溫度平衡點(diǎn)后回溫到初始溫度，且每個(gè)溫度工況試驗(yàn)中經(jīng)緯儀的位置固定不變；在每個(gè)溫度平衡點(diǎn)時(shí)經(jīng)緯儀實(shí)時(shí)對準(zhǔn)立方鏡的反射面，以實(shí)時(shí)記錄該反射面對應(yīng)的經(jīng)緯儀的俯仰、偏航方向的讀數(shù)，根據(jù)讀數(shù)求得立方鏡的轉(zhuǎn)動角度，并將轉(zhuǎn)動角度實(shí)時(shí)送往數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，同時(shí)記錄所有測溫單元的溫度測量數(shù)據(jù)；其中，n為4個(gè)以上，m為3個(gè)以上；

數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)：以初始溫度時(shí)經(jīng)緯儀獲得的立方鏡轉(zhuǎn)動角度為基準(zhǔn)，把后續(xù)每個(gè)溫度平衡點(diǎn)時(shí)經(jīng)緯儀獲得的立方鏡轉(zhuǎn)動角度與初始溫度獲得的立方鏡轉(zhuǎn)動角度相減，求得每個(gè)溫度平衡點(diǎn)對應(yīng)立方鏡轉(zhuǎn)角的變化，然后以測溫單元在溫度平衡時(shí)的溫度測量數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，以對應(yīng)的立方鏡轉(zhuǎn)角變化為縱坐標(biāo)作該方鏡反射面的溫度-轉(zhuǎn)角圖，選取該溫度工況試驗(yàn)中斜率最大的溫度-轉(zhuǎn)角圖作為該溫度工況試驗(yàn)的溫度-轉(zhuǎn)角代表圖，從n個(gè)溫度工況試驗(yàn)中選取斜率最大的溫度-轉(zhuǎn)角代表圖作為參考圖，根據(jù)該參考圖獲得待測結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動角度隨溫度的變化情況以進(jìn)行衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性分析。

進(jìn)一步的，待測結(jié)構(gòu)通過螺釘固連在試驗(yàn)平臺上，試驗(yàn)平臺為隔振平臺。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)在進(jìn)行試驗(yàn)前，還包括預(yù)試驗(yàn)，以檢測試驗(yàn)系統(tǒng)的長期飄移誤差，在溫度不變的條件下，經(jīng)緯儀長時(shí)間實(shí)時(shí)對準(zhǔn)立方鏡的反射面，求得立方鏡轉(zhuǎn)角的變化，即為試驗(yàn)系統(tǒng)的長期飄移誤差，并當(dāng)長期飄移誤差在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)開始試驗(yàn)。

進(jìn)一步的，初始溫度為室溫。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：