[发明专利]一种利用光纤陀螺测量卫星结构微角振动方法

权利要求书

1.一种利用光纤陀螺测量卫星结构微角振动方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：光纤陀螺的安装布局；

步骤2：光纤陀螺多路数据输出；

一路光纤陀螺原始测量数据经数字滤波器滤波后送控制计算机用于姿态控制；

另一路光纤陀螺原始测量数据经过高频率采样送振动信息采集单元，并将高频角度增量数据进行存储；

步骤3：光纤陀螺高频角度增量数据预处理，该步骤包括：

步骤3-1：利用光纤陀螺三个通道的标度因数分别标定各个通道的输出值，获得大动态范围内的高精度数据，标定模型如下公式：

其中，Δθ_ik,i＝1,2,3为在第k时刻光纤陀螺三个通道在时间ΔT内的初始角度增量，g_mi,i＝1,2,3为光纤陀螺三个通道的标度因数，Δθ_mik,i＝1,2,3为标度因数修正后第k时刻的角度增量；

步骤3-2：对标定后三个通道的角度增量数据进行积分，获得三个通道光纤陀螺的角度数据，具体公式如下：

其中，θ_mik,i＝1,2,3为光纤陀螺三个通道在第k时刻的角度值；

步骤3-3：去除光纤陀螺三个通道角度数据一阶趋势项，补偿陀螺常值漂移和地球旋转角速度，过程如下：

将步骤3-2得到的角度数据用一阶线性方程表示，写成表达式为：

利用最小二乘法估计方法计算系数b₁、b₂、b₃和θ₁₀、θ₂₀、θ₃₀，β_ik,i＝1,2,3为第i个通道在第k时刻补偿掉光纤陀螺常值漂移和地球旋转角速度积分的角度值；

步骤3-4：在步骤3-3基础上，将三个通道角度数据按照光纤陀螺三个头部在卫星本体上的安装矩阵进行坐标转换，得到卫星本体坐标系下的角度数据，过程如下：

其中，矩阵为光纤陀螺三个通道表头在卫星本体坐标系下的坐标转换矩阵，θ_xk、θ_yk、θ_zk为在卫星本体坐标系下合成的微振动角度数据；

步骤4：结构微角振动特性解算

将光纤陀螺预处理后的数据进行离散傅氏变换，得到频率和幅值信息，即为光纤陀螺测量的卫星结构微角振动信息。

2.根据权利要求1所述的利用光纤陀螺测量卫星结构微角振动方法，其特征在于，所述步骤4的方法是：利用Matlab软件中的fft函数计算角振动信息的频率和幅值，得到卫星本体坐标系下的角振动频率f_x1、f_x2、......、f_xn，f_y1、f_y2、......、f_yn和f_z1、f_z2、......、f_zn，以及对应频率下的振幅值F_x1、F_x2、......、F_xn，F_y1、F_y2、......、F_yn和F_z1、F_z2、......、F_zn。

3.根据权利要求1所述的利用光纤陀螺测量卫星结构微角振动方法，其特征在于，所述步骤1，具体是将光纤陀螺与被测结构体安装在同一个安装板上，并安装在安装板的中心位置。

4.根据权利要求1所述的利用光纤陀螺测量卫星结构微角振动方法，其特征在于，所述步骤2中，为提高测量精度，要求同时采集光纤陀螺三个表头角度增量数据。