[發明專利]航天器用光學陀螺組件姿態基準鏡安裝誤差標定方法

有效

• 申請號: 201910094312.6
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109631952B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 王林;魏國;王國臣;袁保倫;樊振方;羅暉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

本發明屬于慣性測量技術領域，公開了航天器用光學陀螺組件姿態基準鏡安裝誤差標定方法，通過：1.建立光學陀螺敏感軸約束坐標系2.將光學陀螺組件安裝到標準六面體上并調整自準直儀3.設定轉動激勵并確定轉動激勵對應的等效旋轉軸矢量在姿態基準鏡坐標系、光學陀螺敏感軸約束坐標系中的投影4.確定光學陀螺敏感軸約束坐標系與姿態基準鏡坐標系之間的安裝關系，實現航天器用光學陀螺組件姿態基準鏡安裝誤差的標定。本發明直接在陀螺敏感軸約束坐標系下實現陀螺組件姿態的引出，減少了影響陀螺組件姿態引出精度的誤差源；不需要使用高精度三軸轉臺或是其它速率轉臺，只需利用標準六面體作為陀螺組件的安裝基座，并借助L型大理石平臺就能完成標定。

技術領域

本發明屬于慣性測量技術領域，特別涉及一種航天器用光學陀螺組件姿態基準鏡安裝誤差標定方法。

背景技術

光學陀螺具有全固態、可靠性好、使用壽命長及測量精度高的優點，在航天領域得到了廣泛應用。光學陀螺組件為航天器載荷提供姿態基準信息的時候，需要通過光學測量方法將陀螺組件的姿態引出，常用的方法是通過光學基準鏡引出陀螺組件的姿態，為此需要標定陀螺組件與光學基準鏡之間的安裝關系。

在標定陀螺組件與光學基準鏡之間的安裝關系過程中，通常需要借助高精度三軸轉臺、標準六面體、陀螺經緯儀、北向基準等設備來完成標定，操作繁瑣、誤差源多、耗時較長。傳統方法需要將高精度三軸轉臺坐標系或者標準六面體作為過渡坐標系，將陀螺組件的安裝誤差標定到過渡坐標系下，進而以過渡坐標系為基準，通過光學基準鏡引出陀螺組件姿態。以過渡坐標系為基準標定陀螺組件的安裝誤差，進而再引出陀螺組件的姿態，這樣增加了新的誤差源(如陀螺組件減振器形變影響)，將會影響陀螺組件姿態引出精度。此外，經過渡坐標系實現姿態引出，使得流程繁瑣。

在陀螺敏感軸約束坐標系下對陀螺組件的安裝誤差進行標定可以解決陀螺組件減振器形變影響標定精度的問題，直接通過陀螺敏感軸約束坐標系引出陀螺組件姿態減少了誤差源，操作也更為簡單，但是由于陀螺敏感軸約束坐標系空間不可見，難以直接利用光學測量的方法對陀螺敏感軸約束坐標系與光學基準鏡之間的安裝誤差進行標定，這給通過光學基準鏡引出陀螺組件姿態帶來了很大的困難，目前尚沒有相關的研究。針對以上的問題，有必要在陀螺敏感軸約束坐標系下尋找一種操作簡單、耗時較短、精度高的光學陀螺組件姿態引出方法，該方法不需要使用價格昂貴的高精度三軸轉臺或是其它速率轉臺，只需要利用標準六面體作為陀螺組件的安裝基座，并借助L型大理石平臺就能完成陀螺敏感軸約束坐標系與光學基準鏡間安裝誤差的標定。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：不通過過渡坐標系，直接在陀螺敏感軸約束坐標系下實現陀螺組件姿態的引出，減少影響陀螺組件姿態引出精度的誤差源；該姿態引出方法要操作簡單，不需要使用價格昂貴的高精度三軸轉臺或是其它速率轉臺，只需要利用標準六面體作為陀螺組件的安裝基座，并借助L型大理石平臺就能完成陀螺敏感軸約束坐標系與光學基準鏡間安裝誤差的標定。

為解決上述技術問題，本發明提出的解決方案為：

航天器用光學陀螺組件姿態基準鏡安裝誤差標定方法，使用L型大理石平臺1、標準六面體2、自準直儀3并借助光學陀螺組件4自身的測量輸出信息，來實現光學陀螺組件4與姿態基準鏡5之間安裝誤差的標定，包括以下步驟：

(1)建立光學陀螺敏感軸約束坐標系，并在此約束坐標系下標定光學陀螺組件4的安裝誤差參數，其中以X陀螺敏感軸ox_g為約束坐標系的x_b軸，約束坐標系的y_b軸在X陀螺敏感軸ox_g與Y陀螺敏感軸oy_g構成的平面內，約束坐標系的z_b軸與x_b軸、y_b軸構成右手正交坐標系，將光學陀螺敏感軸約束坐標系定義為光學陀螺組件4的體坐標系b；