[发明专利]一种天体敏感器测量基准转换方法及装置

权利要求书

1、一种天体敏感器测量基准转换方法，其特征在于，在光学平台上架设光源模拟器、三轴转台和光电自准直仪，三轴转台的内框上粘贴有平面反射镜；安装有镜面立方体的天体敏感器安装在三轴转台的内框安装面上；所述光电自准直仪出射的平行光束照射到所述平面反射镜面；所述光源模拟器的模拟光线照射在所述天体敏感器上；该方法包括以下步骤：

A、将三轴转台的中框和外框旋转到零位固定，根据光电自准直仪读数，调整所述光电自准直仪的支架，使其光轴与所述三轴转台的内框转轴平行；

B、将三轴转台的内框旋转到零位固定，使光源模拟光线通过天体敏感器的光学系统照射在其图像传感器上；分别旋转三轴转台中框和外框到不同角度，并记录每个旋转角度及在该位置图像传感器成像面上的成像点坐标，根据记录的标定点数据标定出天体敏感器的内参数和外参数；根据所述外参数计算出转台坐标系到天体敏感器坐标系的转换矩阵Rsr；

C、通过光电自准直仪测量镜面立方体两反射面法向分别与其光轴的矢量关系；根据所述矢量关系计算出转台坐标系到镜面立方体坐标系的转换矩阵Rrr；

D、根据步骤B、C所得到的转换矩阵Rsr和Rrr计算出天体敏感器坐标系到镜面立方体坐标系的转换矩阵Rrs；天体敏感器坐标系下直接测量到的光线矢量方向乘以Rrs即为镜面立方体基准坐标系下的矢量方向。

2、根据权利要求1所述的天体敏感器测量基准转换方法，其特征在于，步骤B中所述天体敏感器内参数和外参数的标定具体为：

将标定点坐标数据代入天体敏感器成像内外参数统一建模模型，并用最小二乘优化法得到天体敏感器的内参数和外参数。

3、根据权利要求1所述的天体敏感器测量基准转换方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、旋转三轴转台中框90度，使所述光电自准直仪出射的平行光束照射到天体敏感器上镜面立方体的一个反射面上；微调所述三轴转台的中框和外框，使所述镜面立方体该反射面法线方向与所述光电自准直仪的光轴平行，记录所述三轴转台中框和外框旋转角度θ₁和θ₂；

C2、旋转三轴转台中框180度，使所述光电自准直仪出射的平行光束照射到天体敏感器上镜面立方体的另一个反射面上；微调所述三轴转台的中框和外框，使所述镜面立方体该反射面法线方向与所述光电自准直仪的光轴平行，记录所述三轴转台中框和外框旋转角度θ₃和θ₄；

C3、根据所述θ₁、θ₂、θ₃和θ₄计算出转台坐标系到镜面立方体坐标系的转换矩阵Rrr。

4、一种天体敏感器测量基准转换装置，其特征在于，该装置包括有光学平台、光源模拟器、三轴转台、平面反射镜和光电自准直仪，其中，所述光源模拟器、三轴转台和光电自准直仪架设在光学平台上，所述三轴转台的内框固定设置一平面反射镜，所述光电自准直仪出射的平行光束照射到所述平面反射镜面；安装有镜面立方体的天体敏感器设置在三轴转台的内框安装面上，所述光源模拟器的模拟光线通过所述天体敏感器的光学系统照射在其图像传感器上；所述平面反射镜用于完成所述光电自准直仪光轴与所述三轴转台内框转轴平行的调整；所述光源模拟器与三轴转台用于完成天体敏感器内外参数的标定；所述光电自准直仪用于完成镜面立方体两反射面法向与其光轴矢量关系的测量。

5、根据权利要求4所述的天体敏感器测量基准转换装置，其特征在于，所述光源模拟器与三轴转台完成天体敏感器内外参数的标定包括：

将三轴转台的内框旋转到零位固定，分别旋转中框和外框到不同角度，记录每个旋转角度及在该位置图像传感器成像面上的成像点坐标，将记录的标定点数据代入天体敏感器内参数和外参数统一建模模型，并用最小二乘优化法得到天体敏感器的内参数和外参数。

6、根据权利要求5所述的天体敏感器测量基准转换装置，其特征在于，所述光电自准直仪完成镜面立方体两反射面法向与其光轴矢量关系的测量包括：

a、旋转三轴转台中框90度，使所述光电自准直仪出射的平行光束照射到天体敏感器上镜面立方体的一个反射面上；微调所述三轴转台的中框和外框，使所述镜面立方体该反射面法线方向与所述光电自准直仪的光轴平行，记录所述三轴转台中框和外框旋转角度θ₁和θ₂；

b、旋转三轴转台中框180度，使所述光电自准直仪出射的平行光束照射到天体敏感器上镜面立方体的另一个反射面上；微调所述三轴转台的中框和外框，使所述镜面立方体该反射面法线方向与所述光电自准直仪的光轴平行，记录所述三轴转台中框和外框旋转角度θ₃和θ₄。