[发明专利]一种星敏感器主点和主距测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种星敏感器主点和主距测量系统及方法，所述系统包括：依次放置的光源，积分球，多星点目标测试靶，大视场平行光管和三维转台；三维转台上设有待测星敏感器；控制系统，其分别与三维转台和星敏感器连接；光源发出的测试光依次经过积分球，多星点目标测试靶和大视场平行光管照射在星敏感器上；星敏感器用于获取一测试图像；控制系统用于根据接收到的测试图像进行计算得到星敏感器的主点和主距。本发明能够快速精确的计算出星敏感器主点和主距。

技术领域

本发明涉及光学装调技术领域，特别涉及一种星敏感器主点和主距测量系统及方法。

背景技术

星敏感器以天球惯性坐标系中的恒星作为参考基准，输出卫星在惯性空间中的姿态位置信息，是目前航天器测量精度最高的姿态测量传感器。星敏感器测量原理是采用针孔成像原理，焦距为f，主点为成像平面O(x_c,y_c)处，恒星星点v经光学系统在成像平面成像，像点坐标为(x₁,y₁)，如附图1所示，在不考虑畸变等误差的情况下，恒星在星敏感器的矢量可表示为：

光机组件(光学镜头与焦平面组成)的主点和主距的测量误差直接影响星敏感器的测量精度，是引起星敏感器的低频误差的主要原因之一。当前国内外关于星敏感器整机的主点、主距的测量系统及方法，均是基于由单星模拟器和高精度三维转台组成的测量系统，通过采集视场内各个角度星点坐标，再结合各种标定算法完成主点、主距的测量或标定。当前这种主点、主距测量方法存在主要特点或不足之处有：

1)三维转台的精度要求很高，精度等级至少比星敏感器的自身的姿态测量精度高1个量级以上。

2)采集星点位置数量非常多，整个采集、分析、测量周期长。

3)由于需要长时间采集数据，对地基、环境等要求高，需要独立的隔振地基和安静的环境。

随着星敏感器生产当量提升、研制周期的缩短及场地环境条件的限制等问题，当前主点、主距的测量方法难以满足产品生产需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多星点目标测试靶的星敏感器主点和主距测量系统及方法，实现快速精确的计算出星敏感器主点和主距的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种星敏感器主点和主距测量系统，其位于暗室内，包括：依次放置的光源600，积分球500，多星点目标测试靶400，大视场平行光管300和三维转台100；所述三维转台100上设有待测星敏感器200；控制系统，其分别与所述三维转台100和所述星敏感器200连接；所述光源600发出的测试光依次经过所述积分球500，多星点目标测试靶400和大视场平行光管300照射在所述星敏感器200上；所述星敏感器200用于获取一测试图像；所述控制系统用于根据接收到的所述测试图像进行计算得到所述星敏感器200的主点和主距。

可选地，所述多星点目标测试靶400上设有若干个星点，若干个所述星点中包括若干个编码点；所述测试光经过所述多星点目标测试靶400上的若干个所述星点通过所述大视场平行光管300形成具有多种角度的平行光，各角度的所述平行束在所述星敏感器200上成像，生成各个光斑；

所述控制系统基于所述编码点的坐标，获取所述测试图像中的像点与所述星点之间的一一对应关系，建立坐标方程；根据所述坐标方程计算得到所述星敏感器200的主点和主距。

可选地，所述坐标方程采用如下公式表示：