[发明专利]一种联合激光跟踪仪的卫星高精度质心测量方法

说明书

本发明公开了一种联合激光跟踪仪的卫星高精度质心测量方法，包括：在进行卫星横向质心测量时，通过质测台测量得到卫星在竖直状态下、卫星与质测工装的组合体在质测台坐标系下的质心位置Ⅰ₁，并结合竖直状态下空载的质测工装的质心位置，解算得到卫星横向质心；在进行卫星纵向质心测量时，通过质测台测量得到卫星在水平状态下、卫星与质测工装的组合体在质测台坐标系下的质心位置Ⅰ₅，并结合水平状态下空载的质测工装的质心位置，解算得到卫星纵向质心。通过本发明所述的方法，减小了卫星安装误差以及工装变形误差，显著提高了卫星质心的测量精度。

技术领域

本发明属于卫星质心测量技术领域，尤其涉及一种联合激光跟踪仪的卫星高精度质心测量方法。

背景技术

随着世界航空航天领域的快速发展，各国对航天器的质量特性参数测量工作的重视程度不断增加，对质量特性测量精度也越来越高。航天器的质量特性测量工作是航天器总装集成与测试(AIT)过程中重要的一个环节，对运载器和航天飞行器的发射、入轨以及在轨运行都有着至关重要的影响。对于重力梯度试验卫星和引力波测量试验卫星，整星质心测量结果直接影响型号任务的成败，因此世界各国的相关研究人员都在致力于研究高精度质心测量的方法研究中。

经过多年的研究发展，质心测量方法已经日益成熟，主要包括单点测量法、三点测量法、天平法和静平衡法，国内外众多厂家和科研机构也推出了各类质心测量综合测试台，并对影响质心测量精度的各种因素进行了深入研究。浙江大学201510862267.6号专利公开了一种皮纳卫星质量、质心和转动惯量一体化测量装置，该发明可通过纯机械结构一次安装固定卫星完成三个方向的质心和转动惯量测量工作，上述发明结构简单、安装方便，主要解决卫星多次安装引起的安装误差，并分析了该测量装置的称重传感器测量误差和工装定位误差所引起的整星质量特性测量误差。

为提高卫星质心测量精度，研究人员主要关注质心综合测试台的机械制造误差、传感器测量误差以及卫星安装定位误差等因素，并从上述因素进行误差分析并提出改进措施。但是，现有方法主要存在以下问题：

(1)对于卫星安装定位误差，往往通过在安装过程中使用定位销进行定位，并提高定位销的机械加工精度以减小卫星安装误差引起的质心测量误差。但是机械加工和定位误差不能完全消除，对于高精度质心测量，该误差依然对质心测量有重要影响。

(2)对于质心测量误差，研究人员对于测量卫星纵向质心时，卫星水平安装至L型翻转支架上引起的工装变形误差往往通过提高加工精度来克服，没有考虑在质心测量过程中使用相关精度测量技术以消除工装制造误差以及工装变形误差。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种联合激光跟踪仪的卫星高精度质心测量方法，减小了卫星安装误差以及工装变形误差，显著提高了卫星质心的测量精度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种联合激光跟踪仪的卫星高精度质心测量方法，包括：

选择测量项目；

当选择的测量项目为卫星横向质心测量时，将卫星通过质测花盆与质测台连接固定，并通过质测台测量得到卫星在竖直状态下、卫星与质测花盆的组合体在质测台坐标系下的质心位置Ⅰ₁；

根据质心位置Ⅰ₁和质测花盆在质测台坐标系下的质心位置Ⅰ₂，解算得到卫星在竖直状态下、卫星在质测台坐标系下的质心位置Ⅰ₃；

根据质心位置Ⅰ₃，结合质测台坐标系与卫星机械坐标系的转换矩阵Ⅰ，解算得到卫星在竖直状态下、卫星在卫星机械坐标系下的质心位置Ⅰ₄。

在上述联合激光跟踪仪的卫星高精度质心测量方法中，将卫星通过质测花盆与质测台连接固定，包括：

将质测花盆与质测台连接固定；