[发明专利]一种星敏感器极性检验方法

说明书

技术领域

本发明属光学敏感器领域，涉及一种用于检验星敏感器极性的方法。

背景技术

星敏感器是一种以恒星为观测对象的光学姿态敏感器，主要用于卫星、飞船等航天器在轨飞行时的姿态测量任务。通常意义上的星敏感器属于星图仪方式的星敏感器，即它首先需要拍摄某一区域星空的图像，然后通过图像处理算法检测出图像中的恒星影像，并利用恒星识别技术来确认所观测恒星的“身份”，最终完成姿态测量任务。星敏感器测量所得到的姿态，实质上是星敏感器测量坐标系各轴在地心惯性坐标系中的指向。

所谓星敏感器极性正确与否是指：星敏感器所实现的测量坐标轴定义，是否与预期的坐标轴定义相一致；如果一致，则表明星敏感器的极性设定正确；如不一致，则表明星敏感器的极性设定错误。星敏感器属于光学姿态敏感器，其输出姿态数据的极性正确与否，对航天器能否正常运行有着至关重要的直接影响。因此，在星敏感器交付及航天器发射前，都需要对其极性进行检验和确认。

目前，国内外尚未见到有与星敏感器极性测试问题相关的技术及方法的资料和报道。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种操作简单、测试结果直观的检验星敏感器极性的方法。

本发明的技术解决方案是：一种星敏感器极性检验方法，其特征在于步骤如下：

(1)定义星敏感器测量坐标系及星敏感器转角的正负方向；

(2)定义静态星模拟器坐标系及试验惯性坐标系；

(3)将静态星模拟器与星敏感器对接，使静态星模拟器的光轴与星敏感器的光轴平行，同时使静态星模拟器与星敏感器的除光轴外的另外两坐标轴也平行，静态星模拟器生成模拟星图，星敏感器对所述模拟星图进行观测并输出姿态数据，通过比对星敏感器输出的姿态与模拟星图所对应的惯性姿态，判断星敏感器的输出极性是否正确；

(4)将星敏感器安装在转台上，同时将静态星模拟器安装在独立于转台的支架上，转动星敏感器，同时星敏感器对静态星模拟器生成的模拟星图进行观测并输出姿态数据，通过对比转动前后星敏感器输出姿态的实际变化趋势与理论变化趋势，判断星敏感器的输出极性是否正确。

本发明与现有技术相比的优点在于：星敏感器极性验证是一个复杂的过程，本发明方法使用静态星模拟器完成星敏感器的极性测试，仅通过改变静态星模拟器与星敏感器的相对位置关系，同时观察星敏感器的输出姿态值或姿态变化规律，即可判断星敏感器的极性设置正确与否，涉及的测试设备少，测试过程简单；在具体极性判断过程中，仅需判断实际主分量与理论主分量的符号是否一致，或者判断坐标值的增大或减小，即可确定星敏感器的极性设置是否正确，方法简便，判断依据直观明了。

附图说明

图1为静态星模拟器的光轴与星敏感器的光轴平行对接时第一种位置关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图；

图2为静态星模拟器的光轴与星敏感器的光轴平行对接时第二种位置关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图；

图3为静态星模拟器的光轴与星敏感器的光轴平行对接时第三种位置关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图；

图4为静态星模拟器的光轴与星敏感器的光轴平行对接时第四种位置关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图；

图5为星敏感器相对于静态星模拟器转动时第一种转动关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图；

图6为星敏感器相对于静态星模拟器转动时第二种转动关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图；

图7为星敏感器相对于静态星模拟器转动时第三种转动关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图；

图8为星敏感器相对于静态星模拟器转动时第四种转动关系下的星敏感器坐标系与静态星模拟器坐标系的对应关系图。

具体实施方式

本发明实施例中所涉及到的星敏感器可参考2002年02期《航天控制》中的文章《一体化小型星敏感器)》，所涉及到的静态星模拟器可参考中国宇航出版社2003出版的由刘良栋主编的《导弹与航天丛书-卫星控制系统仿真技术》一书。