[发明专利]一种测量星敏感器测量坐标系与棱镜坐标系关系的方法

说明书

技术领域

本发明属于光机电一体化技术领域，具体涉及一种测量星敏感器测量坐标系与棱镜坐标系关系的方法。

背景技术

在星敏感器的使用过程中，因为其棱镜坐标系与棱镜坐标系偏差关系的不明确导致了相对于航天器三轴姿态的测量精度偏差，需要通过在轨重新标定修正才能消除偏差，引发了在轨数据偏差大、在轨修正复杂等一系列问题。使得用户使用产品过程中，不易确认误差源是来源于星敏感器本身的误差，还是装星带来的误差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种测量星敏感器测量坐标系与其棱镜坐标系关系的方法，能够精确测量星敏感器测量坐标系与其棱镜坐标系的关系，克服因棱镜坐标系与其棱镜坐标系偏差关系不明确带来的相对于航天器三轴姿态的测量精度偏差，能使得星敏感器直接安装即可进行高精度测量。

本发明的技术方案是：一种测量星敏感器测量坐标系与棱镜坐标系关系的方法，涉及的设备包括光星模拟器、三轴转台、经纬仪；其中星敏感器测量坐标系与棱镜坐标系三轴指向同向；步骤如下：

1)模拟星敏感器装星方式，将星敏感器安装到三轴转台上，使转台安装面与光星模拟器光轴垂直；

2)使用光星模拟器模拟星点光线矢量照射星敏感器，调整三轴转台，使得光星模拟器光线矢量扫过星敏感器整个视场，找到星敏感器的测量坐标系的坐标原点以及测量坐标系的X轴和Y轴；

3)使用一台经纬仪测量得到星敏感器的棱镜坐标系Z轴相对于测量坐标系Z轴的偏差；

4)同时使用两台经纬仪测量得到星敏感器的棱镜坐标系X轴相对于测量坐标系X轴的偏差，以及星敏感器的棱镜坐标系Y轴相对于测量坐标系Y轴的偏差，从而完成星敏感器测量坐标系与棱镜坐标系关系之间关系的测量。

所述的步骤3)具体包含以下步骤：

3.1)使光星模拟器光轴与星敏感器的测量坐标系的Z轴同向，在找到星敏感器的测量坐标系X轴的基础上，将经纬仪的自准直光线打到星敏感器的棱镜上，使得经纬仪的测量十字叉丝与棱镜的X轴、Z轴正交；

3.2)调整三轴转台，使得星敏感器输出星点矢量在测量坐标系上的光斑灰度质心坐标成一水平直线；

3.3)再次使经纬仪的测量十字叉丝打到星敏感器的棱镜上，读出测量偏差数据，即星敏感器棱镜坐标系Z棱镜相对于星敏感器测量坐标系Z探测器的偏差。

所述的步骤4)具体包含以下步骤：

4.1)布置经纬仪，使经纬仪A的自准直光线与星敏感器上的探测器滤光片垂直，使经纬仪B的自准直光线能够打到星敏感器的棱镜上；

4.2)通过经纬仪A和经纬仪B测量得到偏差数据。

所述的步骤4.2)中测量得到偏差数据的具体过程为：将经纬仪A和经纬仪B进行对瞄，以经纬仪A的度数为基准，设置经纬仪B的度数，再通过经纬仪B读出测量偏差数据，即星敏感器棱镜坐标系X棱镜相对于星敏感器测量坐标系X探测器的偏差，以及星敏感器棱镜坐标系Y棱镜相对于星敏感器测量坐标系Y探测器的偏差。

所述测量星敏感器棱镜坐标系X棱镜相对于星敏感器测量坐标系X探测器的偏差的过程具体包含以下步骤：

4.2.1.1)在找到星敏感器的测量坐标系X轴的基础上，将经纬仪A的测量十字叉丝与测量坐标系的X轴和Y轴正交；

4.2.1.2)将经纬仪A和经纬仪B对瞄，以经纬仪A的度数为基准，将经纬仪B的度数设置为经纬仪A的度数；

4.2.1.3)使经纬仪B的测量十字叉丝打到星敏感器的棱镜上，读出测量偏差数据，即星敏感器棱镜坐标系X棱镜相对于星敏感器测量坐标系X探测器的偏差。

所述测量星敏感器棱镜坐标系Y棱镜相对于星敏感器测量坐标系Y探测器的偏差的过程具体包含以下步骤：

4.2.2.1)在找到星敏感器的测量坐标系Y轴的基础上，将经纬仪A的测量十字叉丝与测量坐标系的X轴和Y轴正交；

4.2.2.2)将经纬仪A和经纬仪B对瞄，以经纬仪A的度数为基准，将经纬仪B的度数设置为经纬仪A的度数；

4.2.2.3)使经纬仪B的测量十字叉丝打到星敏感器的棱镜上，读出测量偏差数据，即星敏感器棱镜坐标系Y棱镜相对于星敏感器测量坐标系Y探测器的偏差。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明通过光线测量的方式，将探测器滤光片的测量坐标系与棱镜坐标系关联起来，在地面完成坐标系关系测量，测量出来坐标系间的偏差可以直接提供整星装星使用，并提供给姿轨控系统直接进行在轨测量坐标系修正，可靠性高、可信度高、可实施性高。