[發明專利]一種聯合激光跟蹤儀的衛星高精度質心測量方法

有效

• 申請號: 202010623137.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111947834B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 汪亮;梁小峰;沈群;賈敏;張少勃;崔宗成
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

本發明公開了一種聯合激光跟蹤儀的衛星高精度質心測量方法，包括：在進行衛星橫向質心測量時，通過質測臺測量得到衛星在豎直狀態下、衛星與質測工裝的組合體在質測臺坐標系下的質心位置Ⅰ₁，并結合豎直狀態下空載的質測工裝的質心位置，解算得到衛星橫向質心；在進行衛星縱向質心測量時，通過質測臺測量得到衛星在水平狀態下、衛星與質測工裝的組合體在質測臺坐標系下的質心位置Ⅰ₅，并結合水平狀態下空載的質測工裝的質心位置，解算得到衛星縱向質心。通過本發明所述的方法，減小了衛星安裝誤差以及工裝變形誤差，顯著提高了衛星質心的測量精度。

技術領域

本發明屬于衛星質心測量技術領域，尤其涉及一種聯合激光跟蹤儀的衛星高精度質心測量方法。

背景技術

隨著世界航空航天領域的快速發展，各國對航天器的質量特性參數測量工作的重視程度不斷增加，對質量特性測量精度也越來越高。航天器的質量特性測量工作是航天器總裝集成與測試(AIT)過程中重要的一個環節，對運載器和航天飛行器的發射、入軌以及在軌運行都有著至關重要的影響。對于重力梯度試驗衛星和引力波測量試驗衛星，整星質心測量結果直接影響型號任務的成敗，因此世界各國的相關研究人員都在致力于研究高精度質心測量的方法研究中。

經過多年的研究發展，質心測量方法已經日益成熟，主要包括單點測量法、三點測量法、天平法和靜平衡法，國內外眾多廠家和科研機構也推出了各類質心測量綜合測試臺，并對影響質心測量精度的各種因素進行了深入研究。浙江大學201510862267.6號專利公開了一種皮納衛星質量、質心和轉動慣量一體化測量裝置，該發明可通過純機械結構一次安裝固定衛星完成三個方向的質心和轉動慣量測量工作，上述發明結構簡單、安裝方便，主要解決衛星多次安裝引起的安裝誤差，并分析了該測量裝置的稱重傳感器測量誤差和工裝定位誤差所引起的整星質量特性測量誤差。

為提高衛星質心測量精度，研究人員主要關注質心綜合測試臺的機械制造誤差、傳感器測量誤差以及衛星安裝定位誤差等因素，并從上述因素進行誤差分析并提出改進措施。但是，現有方法主要存在以下問題：

(1)對于衛星安裝定位誤差，往往通過在安裝過程中使用定位銷進行定位，并提高定位銷的機械加工精度以減小衛星安裝誤差引起的質心測量誤差。但是機械加工和定位誤差不能完全消除，對于高精度質心測量，該誤差依然對質心測量有重要影響。

(2)對于質心測量誤差，研究人員對于測量衛星縱向質心時，衛星水平安裝至L型翻轉支架上引起的工裝變形誤差往往通過提高加工精度來克服，沒有考慮在質心測量過程中使用相關精度測量技術以消除工裝制造誤差以及工裝變形誤差。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種聯合激光跟蹤儀的衛星高精度質心測量方法，減小了衛星安裝誤差以及工裝變形誤差，顯著提高了衛星質心的測量精度。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種聯合激光跟蹤儀的衛星高精度質心測量方法，包括：

選擇測量項目；

當選擇的測量項目為衛星橫向質心測量時，將衛星通過質測花盆與質測臺連接固定，并通過質測臺測量得到衛星在豎直狀態下、衛星與質測花盆的組合體在質測臺坐標系下的質心位置Ⅰ₁；

根據質心位置Ⅰ₁和質測花盆在質測臺坐標系下的質心位置Ⅰ₂，解算得到衛星在豎直狀態下、衛星在質測臺坐標系下的質心位置Ⅰ₃；

根據質心位置Ⅰ₃，結合質測臺坐標系與衛星機械坐標系的轉換矩陣Ⅰ，解算得到衛星在豎直狀態下、衛星在衛星機械坐標系下的質心位置Ⅰ₄。

在上述聯合激光跟蹤儀的衛星高精度質心測量方法中，將衛星通過質測花盆與質測臺連接固定，包括：

將質測花盆與質測臺連接固定；