[发明专利]一种星敏感器光轴引出机构校准方法

摘要

一种星敏感器光轴引出机构校准方法，步骤为：首先用光学角规和小平面反射镜开展自准直仪准直误差的校准。然后，用自准直仪和大平面反射镜进行二维平移台的指向偏摆校准；最后评定星敏感器光轴引出机构校准结果的测量不确定度。本发明解决了机构内部二维平移台的指向偏摆校准和自准直仪在现场的校准测试，实现了星敏感器光轴引出机构系统角度误差的校准，提高星敏感器光轴引出精度。

主权项

1.一种星敏感器光轴引出机构校准方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)利用光学角规和平面反射镜进行自准直仪误差的校准，得到自准直仪的准直测量误差；(2)在全量程范围内取n个不同偏差角的光学角规M1～Mn重复步骤(1)过程，n≥10，其中测量范围在±20″内取不少于5个光学角规，得到n次自准直仪示值误差β1～βn；取所有测量误差中的绝对值最大的作为自准直仪准直误差Δ自准直仪；(3)安装好自准直仪，将平面反射镜放置于二维平移台上，将二维平移台两轴导轨调整至十字交叉形，平面反射镜反射面向上水平放置在二维平移台上，调整平面反射镜与上方的自准直仪准直，锁紧平移台下面的角位移台，自准直仪清零，该位置作为初始零位；(4)定义横向导轨为X轴导轨；调整X轴导轨至负行程最大点，将X轴导轨从负向往正方向运动，分别按照负行程最大点、3/4点、中间点、1/4点、零点，正行程1/4点、中间点、3/4点、正行程最大点记录自准直仪读数ΔXi，i＝1...9；Max(ΔXi)‑Min(ΔXi)为X轴导轨运动造成二维平移台的指向偏摆误差Δ平移台X；(5)定义纵向导轨为Y轴导轨；调整Y轴导轨至负行程最大点，将Y轴导轨从负向往正方向运动，按照负行程最大点、3/4点、中间点、1/4点、零点，正行程1/4点、中间点、3/4点、正行程最大点记录自准直仪读数ΔYi；Max(ΔYi)‑Min(ΔYi)为Y轴导轨运动造成二维平移台的指向偏摆误差Δ平移台Y；(6)X轴导轨和Y轴导轨同时运动到正向行程所围成的象限区域为第一象限；X轴导轨和Y轴导轨同时运动到负向行程所围成的象限区域为第三象限；调整X轴和Y轴导轨至负行程最大点，X轴从负向往正方向运动，每次运动的步距sx为X轴正行程的1/4，Y轴从负向往正向运动，每次运动的步距sy为Y轴正行程的1/4；在X轴负向和Y轴负向行程最大点、3/4点、中间点、1/4点、零点位置记录自准直仪读数ΔX负Y负j，j＝1，...，5；在X轴正向和Y轴正向行程零点、1/4点、中间点、3/4点、正行程最大点位置记录自准直仪读数ΔX正Y正j；取第一象限Max(ΔX正Y正j)‑Min(ΔX正Y正j)为第一象限X和Y轴导轨联动造成二维平移台指向偏摆误差Δ一象限；取第三象限Max(ΔX负Y负j)‑Min(ΔX负Y负j)为第三象限X和Y轴导轨联动造成二维平移台指向偏摆误差Δ三象限；(7)X轴导轨运动到负向行程、Y轴导轨运动到正向行程所围成的象限区域为第二象限；X轴导轨运动到正向行程、Y轴导轨运动到负向行程所围成的象限区域为第四象限；X轴导轨运动到负向行程最大点，Y轴导轨运动到正向行程最大点；将X轴导轨从负向行程最大点往正方向运动，每次运动的步距sx为X轴正行程的1/4，同时将Y轴导轨从正向行程最大点往负方向运动，每次运动的步距sy为Y轴正行程的1/4；在X轴负向行程最大点、3/4点、中间点、1/4点、零点位置记录自准直仪读数ΔX负Y正j；在X轴正向行程零点、1/4点、中间点、3/4点、正行程最大点位置记录自准直仪读数ΔX正Y负j，j＝1，...，5；取第二象限Max(ΔX负Y正j)‑Min(ΔX负Y正j)为第二象限X和Y轴导轨联动造成二维平移台指向偏摆误差Δ二象限；取第四象限Max(ΔX正Y负i)‑Min(ΔX正Y负j)为第四象限X和Y轴导轨联动造成二维平移台指向偏摆误差Δ四象限；(8)取Δxi、ΔYi、ΔX负Y负j、ΔX正Y正j、ΔX负Y正j、ΔX正Y负j中的最大值减去最小值，作为二维平移台指向偏摆示值误差Δ平移台；(9)计算星敏感器光轴引出机构光轴引出误差Δ＝Δ自准直仪+Δ平移台；(10)用自准直仪和大平面反射镜测试二维平移台指向的重复性；将X轴和Y轴导轨调整至零位，记录自准直仪读数L0，移动二维平移台至某固定位置，记录自准直仪读数L1，计算P1＝Li‑L0，以此为一个测量循环，重复10组测量，得到P1～Pw，w＝1，2，...，10；(11)计算二维平移台指向重复性引入的不确定度分量u重复性；(12)计算二维平移台指向偏摆误差引入的不确定度分量u平移台；(13)计算自准直仪准直误差引入的不确定度分量u自准直仪；(14)计算温度影响引入的测量不确定度u温度；(15)测量不确定度合成，计算扩展测量不确定度U，完成星敏感器光轴引出机构校准。