專利名稱：一種利用星載線加速度計(jì)進(jìn)行三軸角振動(dòng)測(cè)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種航天應(yīng)用的高精度角振動(dòng)方法，特別是一種利用星載線加速度計(jì)進(jìn)行三軸角振動(dòng)測(cè)量的方法。
背景技術(shù)：
角振動(dòng)測(cè)量與控制是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星高精度姿態(tài)指向及光學(xué)遙感載荷高分辨率成像的前提與基礎(chǔ)。角振動(dòng)幅值過(guò)大時(shí)將可能對(duì)光學(xué)遙感衛(wèi)星的相機(jī)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)、圖像分辨率、圖像幾何變形和地理位置測(cè)定等帶來(lái)明顯影響。目前可以用于直接測(cè)量角振動(dòng)的常用方法是利用陀螺、星敏感器和角速度傳感器，目前光纖陀螺的測(cè)量精度可以達(dá)到O. 05" /S，星敏感器差分估計(jì)航天器的角速度，測(cè)量精度能夠達(dá)到0.01° /S。目前這兩者的主要測(cè)量頻帶為低頻段，一般低于10Hz。雖然近 年來(lái)，激光陀螺和光纖陀螺取得了較快的發(fā)展，測(cè)量頻帶可達(dá)500Hz，但是產(chǎn)品的成熟度還不夠。角速度或位移傳感器是基于等離子體特性的磁流體(magneto_hydro_dynami c,MHD)動(dòng)力學(xué)理論的角速度傳感器，其研究始于上世紀(jì)六七十年代。世界上成功應(yīng)用的產(chǎn)品主要有美國(guó)ATA公司的ARS系列。傳感器輸出信號(hào)可以通過(guò)電路或軟件處理為角加速度、角速度或角位移數(shù)據(jù)。其中ARS-12型傳感器是最靈敏的慣性角振動(dòng)傳感器，噪聲當(dāng)量角好于35nrad(0. 007arcsec)，帶寬I IOOOHz。日本在其先進(jìn)陸地觀測(cè)衛(wèi)星(ALOS)采用了角位移傳感器(ADS)進(jìn)行了角位移測(cè)量。其ADS傳感器采用了基于磁流體動(dòng)力學(xué)原理的寬頻角速率傳感器(Angular Rate Sensor，ARS)。它使用三只ARS-12G角速率傳感器、以及可選的電源/信號(hào)調(diào)理和溫度測(cè)量電路構(gòu)成Dynapakl2或DynapakH傳感器包。能夠測(cè)量2Hz 500Hz內(nèi)的角位移變化,據(jù)稱其在500Hz處的測(cè)量精度達(dá)到了 O. Olarcsec (rms)。但由于ARS是基于角速率測(cè)量原理的傳感器，因此，只能通過(guò)對(duì)時(shí)域采集的角速率等間隔離散數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)作數(shù)值積分得到角位移。在國(guó)內(nèi)，目前主要通過(guò)傳統(tǒng)的姿態(tài)傳感器測(cè)量衛(wèi)星在軌的姿態(tài)角速度等參數(shù)，還沒(méi)有經(jīng)歷飛行驗(yàn)證的寬頻段測(cè)量角振動(dòng)的成熟產(chǎn)品。而姿態(tài)傳感器受其原理所限，只能進(jìn)行低頻段測(cè)量(< IOHz)，無(wú)法滿足測(cè)量要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種利用星載線加速度計(jì)進(jìn)行三軸角振動(dòng)測(cè)量的方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種利用星載線加速度計(jì)進(jìn)行三軸角振動(dòng)測(cè)量的方法，步驟如下(I)在被測(cè)對(duì)象上選定一個(gè)安裝平面并且確定坐標(biāo)系，該平面能夠代表被測(cè)對(duì)象的角振動(dòng)特征，坐標(biāo)系的原點(diǎn)、X軸和Y軸均位于該安裝平面內(nèi)，被測(cè)對(duì)象滾動(dòng)軸方向?yàn)閄軸，俯仰軸方向?yàn)閅軸，Z軸與X軸、Y軸成右手坐標(biāo)系，所述被測(cè)對(duì)象是指衛(wèi)星或者星上有效載荷；(2)在安裝平面上選擇矩形區(qū)域，在矩形四個(gè)頂角分別安裝四個(gè)線加速度計(jì)，其中第一線加速度計(jì)為三軸線加速度計(jì)；第二和第三線加速度計(jì)為兩軸線加速度計(jì)，第二線加速度計(jì)的兩個(gè)軸向分別指向Y向和Z向，第三線加速度計(jì)的兩個(gè)軸向分別指向X向和Z向；第四線加速度計(jì)為單軸加速度計(jì)，其軸向指向Z向，所述矩形區(qū)域的邊與X軸、Y軸平行；(3)采集4個(gè)線加速度計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)，在星上經(jīng)過(guò)放大和濾波處理后，下傳到地面；(4)通過(guò)公式和
權(quán)利要求
1.一種利用星載線加速度計(jì)進(jìn)行三軸角振動(dòng)測(cè)量的方法，其特征在于步驟如下 (1)在被測(cè)對(duì)象上選定一個(gè)安裝平面并且確定坐標(biāo)系，該平面能夠代表被測(cè)對(duì)象的角振動(dòng)特征，坐標(biāo)系的原點(diǎn)、X軸和Y軸均位于該安裝平面內(nèi)，被測(cè)對(duì)象滾動(dòng)軸方向?yàn)閄軸，俯仰軸方向?yàn)閅軸，Z軸與X軸、Y軸成右手坐標(biāo)系，所述被測(cè)對(duì)象是指衛(wèi)星或者星上有效載荷； (2)在安裝平面上選擇矩形區(qū)域，在矩形四個(gè)頂角分別安裝四個(gè)線加速度計(jì)，其中第一線加速度計(jì)為三軸線加速度計(jì)；第二和第三線加速度計(jì)為兩軸線加速度計(jì)，第二線加速度計(jì)的兩個(gè)軸向分別指向Y向和Z向，第三線加速度計(jì)的兩個(gè)軸向分別指向X向和Z向；第四線加速度計(jì)為單軸加速度計(jì)，其軸向指向Z向，所述矩形區(qū)域的邊與X軸、Y軸平行； (3)采集4個(gè)線加速度計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)，在星上經(jīng)過(guò)放大和濾波處理后，下傳到地面； (4)通過(guò)公式和
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用星載線加速度計(jì)進(jìn)行三軸角振動(dòng)測(cè)量的方法，其特征在于所述步驟(5)中根據(jù) 和&計(jì)算振動(dòng)角加速度均方根值、振動(dòng)角速度均方根值和振動(dòng)角位移均方根值，按照如下步驟進(jìn)行 ⑵”通過(guò)公式
全文摘要
一種利用星載線加速度計(jì)進(jìn)行三軸角振動(dòng)測(cè)量的方法，步驟為(1)在被測(cè)對(duì)象上選定一個(gè)能夠代表被測(cè)對(duì)象的角振動(dòng)特征的安裝平面；(2)在安裝平面上選擇矩形區(qū)域并且安裝4個(gè)線加速度計(jì)；(3)采集4個(gè)線加速度計(jì)的時(shí)域數(shù)據(jù)，在星上經(jīng)過(guò)放大和濾波處理后，下傳到地面；(4)計(jì)算被測(cè)對(duì)象繞X軸、Y軸、Z軸三個(gè)軸向的振動(dòng)角加速度；(5)計(jì)算振動(dòng)角加速度均方根值、振動(dòng)角速度均方根值和振動(dòng)角位移均方根值，即完成了三軸角振動(dòng)的測(cè)量。采用本發(fā)明方法，既降低了傳感器對(duì)衛(wèi)星安裝平面的要求和對(duì)衛(wèi)星資源的占用，又使得傳感器安裝精度更加容易保證，實(shí)現(xiàn)方式更為簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01C19/56GK102878989SQ20121035530
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者王海明, 趙偉, 孫峻, 楊芳, 趙鍵, 雷軍剛, 霍紅慶, 羅世魁 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司