專利名稱：一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種星敏感器探頭光軸指向標定方法，尤其涉及一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，屬于視覺測量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
星敏感器組合體是采用三探頭高精度星敏感器與復(fù)雜構(gòu)型星敏感器支架組合一體化的結(jié)構(gòu)，該種構(gòu)型減小了衛(wèi)星使用星敏感器測量姿態(tài)與載荷工作姿態(tài)間的傳遞誤差， 提高了衛(wèi)星在軌內(nèi)方位元素高穩(wěn)定性問題。根據(jù)測量方案，對星敏感器組合體各個星敏基準鏡間關(guān)系的測量，需要通過測量建立機械坐標系與平臺立方鏡間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，平臺立方鏡與星敏立方鏡間關(guān)系，同時精密測定三個立方鏡坐標系間的三軸方位關(guān)系。由于確定三個立方鏡坐標系間的三軸方位關(guān)系要求精度很高，原有設(shè)備及軟件不能滿足測試精度要求，需要改進測試方法，實現(xiàn)立方鏡間關(guān)系的精確測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，實現(xiàn)星敏感器組合體光軸指向間的精確測量，工作效率和標定精度
尚ο本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，步驟如下(1)在星敏感器探頭組合體組合安裝前，利用攝影測量方法對星敏感器探頭組合體的3臺星敏感器分別進行標定，得到每個星敏感器坐標系與該星敏器基準鏡之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將標定好的星敏感器探頭進行組合安裝；(2)建立包括至少6臺經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)，先利用任意2臺經(jīng)緯儀相互互瞄建立經(jīng)緯儀坐標系，然后利用每兩臺經(jīng)緯儀對其中一個星敏感器的基準鏡進行準直獲得3 個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系，最后根據(jù)3個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系得到3個星敏感器基準鏡之間的關(guān)系；(3)利用步驟(1)得到的單個星敏感器坐標系與該星敏感器基準鏡之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和步驟( 獲得的3個星敏感器基準鏡之間的關(guān)系獲得三個星敏感器坐標系之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)對星敏感器探頭組合體光軸指向的標定。所述步驟(1)的實現(xiàn)方法為(1)建立經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)的坐標系，在經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系下對每個星敏感器的基準鏡進行準直，得到星敏感器基準鏡在經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系下的相對參數(shù)；(2)利用經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對標定場進行測量，得到標定場標志在經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系下的三維坐標；(3)利用公共點轉(zhuǎn)換，得到標定場坐標系與經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而獲得星敏感器基準鏡與標定場坐標系的關(guān)系；
(4)利用單臺星敏感器對標定場進行拍照成像，利用后方交會方法得到星敏感器坐標系與標定場坐標系的關(guān)系，得到單臺星敏感器坐標系與該星敏感器基準鏡之間的關(guān)系。所述步驟O)中利用任意2臺經(jīng)緯儀相互互瞄建立經(jīng)緯儀坐標系的方法為(1)將兩臺經(jīng)緯儀的望遠鏡焦距調(diào)整到無窮遠位置，互瞄十字絲使兩臺經(jīng)緯儀視準軸互相平行從而完成互瞄；(2)以6臺經(jīng)緯儀中的任意一臺經(jīng)緯儀為測站1，測站1為坐標原點，選取其余5 臺經(jīng)緯儀中的任意一臺經(jīng)緯儀為測站2，測站1與測站2的連線在水平方向的投影為X軸， 過測站1的鉛垂方向為Z軸，以右手法則確定Y軸，構(gòu)成經(jīng)緯儀坐標系。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，其特征在于所述步驟O)中獲得3個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系的方法為每兩臺經(jīng)緯儀對一個星敏感器基準鏡的相鄰兩個鏡面進行準直，得到相鄰兩個鏡面的X軸向量和 Y軸向量，利用右手法則得到Z軸向量，根據(jù)基準鏡三個軸向量建立基準鏡坐標系，基準鏡坐標系與經(jīng)緯儀坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣為
權(quán)利要求
1.一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，其特征在于步驟如下(1)在星敏感器探頭組合體組合安裝前，利用攝影測量方法對星敏感器探頭組合體的 3臺星敏感器分別進行標定，得到每個星敏感器坐標系與該星敏器基準鏡之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系， 將標定好的星敏感器探頭進行組合安裝；(2)建立包括至少6臺經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)，先利用任意2臺經(jīng)緯儀相互互瞄建立經(jīng)緯儀坐標系，然后利用每兩臺經(jīng)緯儀對其中一個星敏感器的基準鏡進行準直獲得3個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系，最后根據(jù)3個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系得到3個星敏感器基準鏡之間的關(guān)系；(3)利用步驟(1)得到的單個星敏感器坐標系與該星敏感器基準鏡之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和步驟( 獲得的3個星敏感器基準鏡之間的關(guān)系獲得三個星敏感器坐標系之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)對星敏感器探頭組合體光軸指向的標定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，其特征在于 所述步驟(1)的實現(xiàn)方法為(1)建立經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)的坐標系，在經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系下對每個星敏感器的基準鏡進行準直，得到星敏感器基準鏡在經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系下的相對參數(shù)；(2)利用經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)對標定場進行測量，得到標定場標志在經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系下的三維坐標；(3)利用公共點轉(zhuǎn)換，得到標定場坐標系與經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而獲得星敏感器基準鏡與標定場坐標系的關(guān)系；(4)利用單臺星敏感器對標定場進行拍照成像，利用后方交會方法得到星敏感器坐標系與標定場坐標系的關(guān)系，得到單臺星敏感器坐標系與該星敏感器基準鏡之間的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，其特征在于 所述步驟O)中利用任意2臺經(jīng)緯儀相互互瞄建立經(jīng)緯儀坐標系的方法為(1)將兩臺經(jīng)緯儀的望遠鏡焦距調(diào)整到無窮遠位置，互瞄十字絲使兩臺經(jīng)緯儀視準軸互相平行從而完成互瞄；(2)以6臺經(jīng)緯儀中的任意一臺經(jīng)緯儀為測站1，測站1為坐標原點，選取其余5臺經(jīng)緯儀中的任意一臺經(jīng)緯儀為測站2，測站1與測站2的連線在水平方向的投影為X軸，過測站1的鉛垂方向為Z軸，以右手法則確定Y軸，構(gòu)成經(jīng)緯儀坐標系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，其特征在于 所述步驟O)中獲得3個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系的方法為每兩臺經(jīng)緯儀對一個星敏感器基準鏡的相鄰兩個鏡面進行準直，得到相鄰兩個鏡面的X軸向量和Y軸向量，利用右手法則得到Z軸向量，根據(jù)基準鏡三個軸向量建立基準鏡坐標系，基準鏡坐標 系與經(jīng)緯儀坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種星敏感器探頭組合體光軸指向標定方法，在星敏感器探頭組合體組合安裝前，利用攝影測量方法對星敏感器探頭組合體的3臺星敏感器分別進行標定，得到每個星敏感器坐標系與該星敏器基準鏡之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，建立包括至少6臺經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)，先利用任意2臺經(jīng)緯儀相互互瞄建立經(jīng)緯儀坐標系，然后利用每兩臺經(jīng)緯儀對其中一個星敏感器的基準鏡進行準直獲得3個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系，最后根據(jù)3個星敏感器基準鏡相對經(jīng)緯儀坐標系的關(guān)系得到3個星敏感器基準鏡之間的關(guān)系；最后獲得的3個星敏感器基準鏡之間的關(guān)系獲得三個星敏感器坐標系之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)對星敏感器探頭組合體光軸指向的標定。
文檔編號G01C25/00GK102538825SQ20111046095
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉婧, 劉達, 盧欣, 張麗華, 李春江, 李春艷, 李曉, 梁瀟, 王東寧, 王京海, 鐘紅軍 申請人:北京控制工程研究所