[發(fā)明專利]一種基于五軸轉(zhuǎn)臺的天球幕星光標定方法

有效

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• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107966164B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宇;馬一原;李響;劉柏廷;王超磊;王曉雷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京仿真中心
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發(fā)明公開了一種基于五軸轉(zhuǎn)臺的星光標定方法。標定系統(tǒng)包括：天球幕、星光指向控制計算機、五軸轉(zhuǎn)臺、星光場景投影系統(tǒng)、星光理論指向投影系統(tǒng)、星光探測器、星光探測器單元測試系統(tǒng)。本發(fā)明提供的天球幕星光標定方法，使用星光指向控制計算機系統(tǒng)依據(jù)側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺驅(qū)動模型對三軸轉(zhuǎn)臺和側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺進行有序控制，只需通過星光探測器觀測調(diào)整星點在星圖的像素位置修正偏差即可，克服了現(xiàn)有技術(shù)中標定方法中標定基準依賴人眼定位、星光定位誤差大、標定過程復(fù)雜等問題。本發(fā)明為星光導(dǎo)航半實物仿真系統(tǒng)提供了有效的星光標定方法，對星光位置需要經(jīng)常改變的半實物仿真試驗具有重要意義。該方法具有工作量小、操作簡便等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及星光標定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于五軸轉(zhuǎn)臺的天球幕星光標定方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有天球幕星光標定方法采用“人工粗調(diào)+探測器微調(diào)”的方法實現(xiàn)。首先根據(jù)星點指向，確定星光在天球幕上投射的大致區(qū)域，并通過地面星光投影機將星點投向該區(qū)域上；然后反復(fù)調(diào)整投影機投射角度，直到進入安裝在三軸轉(zhuǎn)臺上的探測器的視場內(nèi)，最后將星點在投射圖像中的像素點位置調(diào)整到探測器視場中心，完成天球幕星光標定。該方法原理簡單，易于上手，但由于缺少星光理論指向手段，在粗調(diào)階段需要反復(fù)多次調(diào)整投影機投射角度，工作量大，且對人員的操作經(jīng)驗要求比較高，特別不利于星光位置需要經(jīng)常改變的半實物仿真試驗。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上背景技術(shù)，本發(fā)明提供一種基于五軸轉(zhuǎn)臺的天球幕星光標定方法，解決現(xiàn)有星光標定方法中存在的工作量大、對人員操作經(jīng)驗要求高、特別不利于星光位置需要經(jīng)常改變的半實物仿真試驗的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于五軸轉(zhuǎn)臺的天球幕星光標定方法，包括以下步驟：

S1、搭建基于五軸轉(zhuǎn)臺的天球幕星光標定系統(tǒng)

所述基于五軸轉(zhuǎn)臺的天球幕星光標定系統(tǒng)包括：天球幕、星光指向控制計算機、五軸轉(zhuǎn)臺、星光場景投影系統(tǒng)、星光理論指向投影系統(tǒng)、星光探測器、星光探測器單元測試系統(tǒng)；其中，

五軸轉(zhuǎn)臺包括：三軸轉(zhuǎn)臺、側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺及轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)；

星光場景投影系統(tǒng)包括：圖形工作站、若干臺星光場景投影機及鏡頭；

星光理論指向投影系統(tǒng)，包括：星光理論指向投影機及鏡頭；

星光指向控制計算機系統(tǒng)實現(xiàn)對星光場景投影系統(tǒng)、五軸轉(zhuǎn)臺的控制；星光探測器單元測試系統(tǒng)實現(xiàn)對星光探測器控制并下傳測試圖像；

S2、建立側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺驅(qū)動模型

其中，α₁為側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺的俯仰軸指令角，β₁為側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺的偏航指令角；

α為星點指向俯仰角，β為星點指向方位角，α和β由星光場景投提供，為在實驗室坐標系下；

R為天球幕半徑；a為星光場景投影機的光軸到三軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心的距離；

S3、基于五軸轉(zhuǎn)臺的天球幕星光標定

星光指向控制計算機按照側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺驅(qū)動模型有序控制三軸轉(zhuǎn)臺、側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺；

三軸轉(zhuǎn)臺的俯仰軸指令角等于α、偏航指令角等于β、滾轉(zhuǎn)指令角等于0；根據(jù)轉(zhuǎn)臺驅(qū)動模型，計算得到側(cè)向偏置二軸轉(zhuǎn)臺的俯仰軸指令角α₁和偏航指令角β₁；此時星光理論指向投影機在球幕上投射的星點位置即為需要投射星點的理論位置；

利用星光探測器觀測，通過調(diào)整投影到天球幕星點的像素位置來修正投影偏差，直到星點位置位于星光探測器視場中心；