[發(fā)明專利]一種雙冗余PSD自準直儀吊索擺角的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711071977.2
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107830836B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝文博;卜林衛(wèi);張健;許家忠;尤波;黃玲
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳昕

一種雙冗余PSD自準直儀吊索擺角的測量方法，涉及PSD自準直儀的角度測量領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的懸吊漂浮物隨動控制系統(tǒng)中，使用單一PSD自準直儀測量吊索擺角時產(chǎn)生誤差較的問題。本發(fā)明所述的一種雙冗余PSD自準直儀吊索擺角的測量方法，首先建立了雙冗余PSD自準值儀的測量結(jié)構(gòu)，隨后給出雙冗余PSD自準直儀角度測量系統(tǒng)模型，在懸吊物鉛錘并自旋狀態(tài)時測試反射鏡的安裝情況，懸吊物鉛錘并自旋運動時通過循環(huán)迭代算法求解數(shù)學(xué)模型中的各個參數(shù)，進而獲得所需的測量角度。本發(fā)明能提高系統(tǒng)角度測量精度，較大程度上減小由于PSD鏡面安裝時水平度偏差導(dǎo)致的角度測量誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于PSD自準直儀的角度測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近幾十年來，航天衛(wèi)星在人類的生產(chǎn)生活中占據(jù)了極重要的位置，并且對衛(wèi)星的姿態(tài)和位置控制功能提出了更高的要求，但基于真實衛(wèi)星的控制實驗往往成本高昂，這就使得較低成本的地面低重力衛(wèi)星模擬控制系統(tǒng)在航天工業(yè)中變的愈加重要。懸吊法作為地面低重力衛(wèi)星模擬控制系統(tǒng)的一種主要方法，具有成本低、實驗效果較貼近真實情況的優(yōu)點，并且在懸吊漂浮物隨動控制系統(tǒng)中，對于吊索的擺角測量精確程度成為影響系統(tǒng)控制精度的關(guān)鍵。

對于吊索擺角的測量方法，一般分為三種：機械式、電磁式和光學(xué)式。光學(xué)式測量方法的精度較高，所以近些年被較多的采用。PSD(位置檢測)自準直儀是光學(xué)方式測量時非常重要的一種測量儀器，由于它具有較高的準確度和測量分辨力，因而得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的懸吊漂浮物隨動控制系統(tǒng)吊索擺角的測量方法為使用單一PSD自準直儀進行測量，這種測量方法會因為懸吊索搭載的反射鏡在真實環(huán)境下無法調(diào)整至完全水平和吊索自旋的問題，而導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，進而會引發(fā)后續(xù)一系列的測量和控制誤差。

當(dāng)前對于PSD自準直儀測量角度的研究文獻較少，文獻《基于PSD的角度測量系統(tǒng)》后面的文獻和專利也用相同方式處理闡述了一種利用PSD傳感器和處理電路測量匯聚點位置進而得到入射光角度的方法。該方法不僅操作復(fù)雜，而且測量精度不高。文獻《基于PSD的微小角度動態(tài)測量研究》提出了一種利用PSD傳感器和高速旋轉(zhuǎn)平面測量角度變化的方法，該方法適用于微小角度變化測試，不適用于長時間的動態(tài)角度測量，且裝置安裝復(fù)雜，無法保證運動過程中角度測量精度。發(fā)明專利《采用PSD的光電傾角測量裝置》提出了一種采用PSD和半導(dǎo)體激光測量傾角的裝置，該裝置將分光折轉(zhuǎn)鏡作為固體擺，利用其中光的折射和反射最終達到測量的效果，該方法安裝復(fù)雜，且測量精度不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的懸吊漂浮物隨動控制系統(tǒng)中，使用單一PSD自準直儀測量吊索擺角時產(chǎn)生誤差較大的問題，現(xiàn)提供一種雙冗余PSD自準直儀吊索擺角的測量方法。

一種雙冗余PSD自準直儀吊索擺角的測量方法，所述測量方法是基于PSD自準直儀角度測量系統(tǒng)實現(xiàn)的，所述系統(tǒng)包括：隨動平臺1、上位PSD自準直儀2、吊索3、下位反射鏡4、懸吊物5、下位PSD自準直儀6和上位反射鏡7；

上位反射鏡7固定在隨動平臺1底面，上位反射鏡7中心處固定有吊索3，下位反射鏡4和懸吊物5由上至下依次懸吊在吊索3上，上位PSD自準直儀2和下位PSD自準直儀6均用于采集吊索擺角，上位PSD自準直儀2的出射光能夠照射到下位反射鏡4上，下位PSD自準直儀6的出射光能夠照射到上位反射鏡7上；

所述測量方法為：

使懸吊物5鉛錘，分別記錄上位PSD自準直儀2和下位PSD自準直儀6在各個時刻所采集的角度值，并判斷角度值是否為零；

若角度值均為零，則下位反射鏡4和上位反射鏡7處于水平狀態(tài)，當(dāng)前上位PSD自準直儀2和下位自準直儀6所采集的角度值為吊索擺角；