[發明專利]一種空間指向測量儀器視場標定系統和方法

有效

• 申請號: 202210106547.4
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114623833B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王立;齊靜雅;武延鵬;袁利;鄭然;李玉明;王曉燕;孟小迪;程會艷;隋杰;張洪健
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01C1/00;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

本發明公開了一種空間指向測量儀器視場標定系統和方法，該標定系統包括：真空罐、隔振平臺、單星模擬器、二維轉臺、空間指向測量儀器、激光干涉測角儀、二維轉臺控制設備和控制計算機；單星模擬器、二維轉臺和激光干涉測角儀按順序依次安裝在隔振平臺上，置于真空罐內；空間指向測量儀器安裝在二維轉臺上，二維轉臺控制設備與二維轉臺控制設備連接。本發明在模擬指向變化的二維轉臺后設置激光干涉測角儀，向空間指向測量儀器和激光干涉測角儀發送同步信號，實現星點圖采集與轉臺角度測量的同步執行，為標定提供高精度的星點質心位置和理論指向，實現了對空間指向測量儀器的高精度視場標定，適用于實際工程應用。

技術領域

本發明屬于視場誤差標定技術領域，尤其涉及一種空間指向測量儀器視場標定系統和方法。

背景技術

空間指向測量儀器是航天器定姿系統中的關鍵部件，廣泛應用于航空、航天、航海及武器等領域。其基本工作原理為：由空間指向測量儀器拍攝星圖，提取星點后與導航星表進行識別匹配，從而計算得出航天器的姿態。

隨著空間任務對航天器的定位精度要求越來越高，航天器總體系統對空間指向測量儀器的姿態測量精度也越來越高，這也對指向測量儀器的標定精度提出了更高的指標要求。

以往指向測量儀器的標定大多采用單星模擬器和轉臺配合的標定系統，轉動轉臺使星點成像在探測器的不同像面位置，以轉臺轉動的角度值計算指向矢量作為對應成像星點的參考矢量，利用該參考矢量與星點坐標進行視場標定。上述傳統的方法可以滿足角秒及以上的標定精度要求，但是無法達到亞角秒或更高，其中一個主要問題是，以轉臺本身的轉動角度計算參考矢量時，由于轉臺的精度不夠高，使得參考矢量誤差較大，最終導致標定精度無法提高。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種空間指向測量儀器視場標定系統和方法，旨在實現對空間指向測量儀器的高精度視場標定。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種空間指向測量儀器視場標定系統，包括：真空罐、隔振平臺、單星模擬器、二維轉臺、空間指向測量儀器、激光干涉測角儀、二維轉臺控制設備和控制計算機；

單星模擬器、二維轉臺和激光干涉測角儀按順序依次安裝在隔振平臺上；

空間指向測量儀器安裝在二維轉臺上，位于二維轉臺與單星模擬器之間；

二維轉臺控制設備與二維轉臺連接；

控制計算機分別與空間指向測量儀器、激光干涉測角儀和二維轉臺控制設備連接；

隔振平臺、單星模擬器、二維轉臺、空間指向測量儀器和激光干涉測角儀置于真空罐內。

在上述空間指向測量儀器視場標定系統中，

二維轉臺控制設備，用于在開始標定后，控制二維轉臺運動至標定軌跡中的第一位置，并向控制計算機反饋運動到位指令；

控制計算機，用于發送周期為T的兩路同步信號：信號sync1和信號sync2；以及，在接收到二維轉臺控制設備反饋的運動到位指令后，向空間指向測量儀器發送連續曝光指令；其中，連續曝光指令中包括：曝光時間t1和曝光次數n；

空間指向測量儀器，用于在接收到信號sync1后，按照周期T和曝光時間t1進行n次曝光，采集得到n幅星點圖，并記錄n幅星點圖對應的信號sync1的計數值Y1；

激光干涉測角儀，用于在接收到信號sync2后，對信號sync2每個時刻的二維轉臺的角度進行測量，得到n個轉臺角度；并記錄對應的信號sync2的計數值Y2；

控制計算機，還用于根據空間指向測量儀器采集得到的n幅星點圖和激光干涉測角儀測量得到的n個轉臺角度，計算得到當前標定網格點的質心坐標和對應的轉臺角度。