[發明專利]一種運動平臺下基于D-H矩陣建模的望遠鏡指向誤差修正方法

有效

• 申請號: 202110646764.8
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113390438B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 黃永梅;彭超;賀東;王愿康;袁良柱;徐楊杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

1.一種運動平臺下基于D-H矩陣建模的望遠鏡指向誤差修正方法，其特征在于：該方法具有以下步驟：

(1)用安裝在運動平臺上的望遠鏡觀測若干顆恒星，記錄下各恒星的地平系位置角，該地平系位置角包括方位角A_n、俯仰角E_n，并記錄下望遠鏡對恒星的測量方位角A、俯仰角E，以及姿態傳感器測得的運動平臺的三個姿態角，即航向角H、俯仰角P和橫滾角R；

(2)通過所述三個姿態角，將恒星的所述地平系位置角轉換為在慣導系中的單位方向矢量(x_g,y_g,z_g)^T，(x_g,y_g,z_g)^T即為恒星在慣導系中的歸一化坐標；

(3)用基于D-H矩陣推導得到的誤差參數計算模型一步計算出所有誤差參數所述誤差參數模型表示為：

其中：

誤差參數表示為：

其中ΔH、ΔP、ΔR是三個姿態誤差角，分別為航向角誤差、俯仰角誤差和橫滾角誤差；α₁、α₂、α₃是姿態傳感器與望遠鏡之間的安裝誤差；A_β1、E_β1分別是望遠鏡方位和俯仰編碼器的零位誤差；γ_x、γ_z是望遠鏡光軸未對準誤差分別繞x、z軸的旋轉角分量；δ_T是望遠鏡的鏡筒彎曲誤差；η是望遠鏡方位軸和俯仰軸的非正交誤差；ξ_B1、ξ_B2分別為俯仰軸回轉中心跳動誤差繞y,z軸的旋轉角分量；ξ_B3、ξ_B4分別為方位軸回轉中心跳動誤差繞x,y軸的旋轉角分量；m₁、n₁分別為方位和俯仰編碼器的刻度誤差；m₂、m₃為方位編碼器偏心誤差的兩個分量；n₂、n₃為俯仰編碼器偏心誤差的兩個分量；

(4)獲取目標的地平系方位角A_t、俯仰角E_t和姿態傳感器測得的運動平臺的姿態角(H_t,P_t,R_t)，得到目標在慣導系中的單位方向矢量(x_t,y_t,z_t)^T；

(5)根據引導值計算模型計算引導值，引導望遠鏡快速高精度指向目標；

所述步驟(5)的實現包括：

(5-1)用引導值計算模型第一步計算得到望遠鏡的方位和俯仰引導值的初步估計值(A_c,E_c)；其中，

(x_c,y_c,z_c)^T＝R_c·(x_t,y_t,z_t)^T，

(5-2)用引導值計算模型第二步計算得到望遠鏡的方位和俯仰初步估計值的修正量(ΔA_c,ΔE_c)；其中，

ΔA_c＝γ_zsecE_c-ηtanE_c-ξ_B1 sinE_c+ξ_B2cosE_c+ξ_B3sinA_ccosA_ctanE_c+ξ_B4cos²A_ctanE_c+m₁A_c/2π+m₂sinA_c+m₃cosA_c

ΔE_c＝E_β1+γ_x+δ_TcotE_c+ξ_B3cos²A_c-ξ_B4sinA_ccosA_c+n₁E_c/2π+n₂sinE_c+n₃cosE_c

(5-3)用A_c-ΔA_c,E_c-ΔE_c，得到引導值引導望遠鏡快速高精度指向目標。