[發明專利]一種測量星敏感器測量坐標系與棱鏡坐標系關系的方法

在審

• 申請號: 201710053828.7
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106871929A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 吳迪;陳紓;葉志龍;鄭循江;王燕清
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明屬于光機電一體化技術領域，具體涉及一種測量星敏感器測量坐標系與棱鏡坐標系關系的方法。

背景技術

在星敏感器的使用過程中，因為其棱鏡坐標系與棱鏡坐標系偏差關系的不明確導致了相對于航天器三軸姿態的測量精度偏差，需要通過在軌重新標定修正才能消除偏差，引發了在軌數據偏差大、在軌修正復雜等一系列問題。使得用戶使用產品過程中，不易確認誤差源是來源于星敏感器本身的誤差，還是裝星帶來的誤差。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種測量星敏感器測量坐標系與其棱鏡坐標系關系的方法，能夠精確測量星敏感器測量坐標系與其棱鏡坐標系的關系，克服因棱鏡坐標系與其棱鏡坐標系偏差關系不明確帶來的相對于航天器三軸姿態的測量精度偏差，能使得星敏感器直接安裝即可進行高精度測量。

本發明的技術方案是：一種測量星敏感器測量坐標系與棱鏡坐標系關系的方法，涉及的設備包括光星模擬器、三軸轉臺、經緯儀；其中星敏感器測量坐標系與棱鏡坐標系三軸指向同向；步驟如下：

1)模擬星敏感器裝星方式，將星敏感器安裝到三軸轉臺上，使轉臺安裝面與光星模擬器光軸垂直；

2)使用光星模擬器模擬星點光線矢量照射星敏感器，調整三軸轉臺，使得光星模擬器光線矢量掃過星敏感器整個視場，找到星敏感器的測量坐標系的坐標原點以及測量坐標系的X軸和Y軸；

3)使用一臺經緯儀測量得到星敏感器的棱鏡坐標系Z軸相對于測量坐標系Z軸的偏差；

4)同時使用兩臺經緯儀測量得到星敏感器的棱鏡坐標系X軸相對于測量坐標系X軸的偏差，以及星敏感器的棱鏡坐標系Y軸相對于測量坐標系Y軸的偏差，從而完成星敏感器測量坐標系與棱鏡坐標系關系之間關系的測量。

所述的步驟3)具體包含以下步驟：

3.1)使光星模擬器光軸與星敏感器的測量坐標系的Z軸同向，在找到星敏感器的測量坐標系X軸的基礎上，將經緯儀的自準直光線打到星敏感器的棱鏡上，使得經緯儀的測量十字叉絲與棱鏡的X軸、Z軸正交；

3.2)調整三軸轉臺，使得星敏感器輸出星點矢量在測量坐標系上的光斑灰度質心坐標成一水平直線；

3.3)再次使經緯儀的測量十字叉絲打到星敏感器的棱鏡上，讀出測量偏差數據，即星敏感器棱鏡坐標系Z棱鏡相對于星敏感器測量坐標系Z探測器的偏差。

所述的步驟4)具體包含以下步驟：

4.1)布置經緯儀，使經緯儀A的自準直光線與星敏感器上的探測器濾光片垂直，使經緯儀B的自準直光線能夠打到星敏感器的棱鏡上；

4.2)通過經緯儀A和經緯儀B測量得到偏差數據。

所述的步驟4.2)中測量得到偏差數據的具體過程為：將經緯儀A和經緯儀B進行對瞄，以經緯儀A的度數為基準，設置經緯儀B的度數，再通過經緯儀B讀出測量偏差數據，即星敏感器棱鏡坐標系X棱鏡相對于星敏感器測量坐標系X探測器的偏差，以及星敏感器棱鏡坐標系Y棱鏡相對于星敏感器測量坐標系Y探測器的偏差。

所述測量星敏感器棱鏡坐標系X棱鏡相對于星敏感器測量坐標系X探測器的偏差的過程具體包含以下步驟：

4.2.1.1)在找到星敏感器的測量坐標系X軸的基礎上，將經緯儀A的測量十字叉絲與測量坐標系的X軸和Y軸正交；

4.2.1.2)將經緯儀A和經緯儀B對瞄，以經緯儀A的度數為基準，將經緯儀B的度數設置為經緯儀A的度數；

4.2.1.3)使經緯儀B的測量十字叉絲打到星敏感器的棱鏡上，讀出測量偏差數據，即星敏感器棱鏡坐標系X棱鏡相對于星敏感器測量坐標系X探測器的偏差。

所述測量星敏感器棱鏡坐標系Y棱鏡相對于星敏感器測量坐標系Y探測器的偏差的過程具體包含以下步驟：

4.2.2.1)在找到星敏感器的測量坐標系Y軸的基礎上，將經緯儀A的測量十字叉絲與測量坐標系的X軸和Y軸正交；

4.2.2.2)將經緯儀A和經緯儀B對瞄，以經緯儀A的度數為基準，將經緯儀B的度數設置為經緯儀A的度數；

4.2.2.3)使經緯儀B的測量十字叉絲打到星敏感器的棱鏡上，讀出測量偏差數據，即星敏感器棱鏡坐標系Y棱鏡相對于星敏感器測量坐標系Y探測器的偏差。

本發明與現有技術相比的優點在于：

本發明通過光線測量的方式，將探測器濾光片的測量坐標系與棱鏡坐標系關聯起來，在地面完成坐標系關系測量，測量出來坐標系間的偏差可以直接提供整星裝星使用，并提供給姿軌控系統直接進行在軌測量坐標系修正，可靠性高、可信度高、可實施性高。