一種星用半球諧振陀螺組合指標(biāo)體系測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種星用半球諧振陀螺組合指標(biāo)體系測量方法，其步驟包括：利用基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝來測量單個(gè)陀螺的性能指標(biāo)；利用三軸速率轉(zhuǎn)臺來測量半球諧振陀螺組合的輸出數(shù)據(jù)；計(jì)算陀螺的安裝角偏差。本發(fā)明消除地速對標(biāo)定誤差的影響，避免了繁瑣的計(jì)算，解決了星用三正交一斜裝陀螺組合的精度標(biāo)定問題，提高姿控系統(tǒng)的姿態(tài)控制精度。
【專利說明】一種星用半球諧振陀螺組合指標(biāo)體系測量方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及衛(wèi)星姿態(tài)控制技術(shù)，尤其是衛(wèi)星姿態(tài)控制地面測試技術(shù)，具體地說是用于衛(wèi)星的半球諧振陀螺組合測量方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]半球諧振陀螺組合是衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)的重要敏感器件，用于敏感衛(wèi)星星體的慣性角速度，輸出其在星體坐標(biāo)系上的分量，為衛(wèi)星各個(gè)工作模式和飛行階段提供連續(xù)的三軸慣性角速度信息。陀螺組合的測量方法主要分兩個(gè)層次，一是對單個(gè)陀螺的技術(shù)指標(biāo)的測量，二是對陀螺在組合中安裝位置偏角的測量。現(xiàn)有常規(guī)的陀螺組合中，陀螺在組合中的安裝與陀螺組合的敏感軸相一致，因此可以通過直接翻動(dòng)陀螺組合的方式使得陀螺的輸出軸與轉(zhuǎn)臺的輸入軸平行。隨著半球諧振陀螺組合安裝方式改變成三正交一斜裝的安裝方式，因此，現(xiàn)有的測量方法已不適用，同時(shí)，在常規(guī)的對陀螺組合安裝偏角測量的方法上，由于忽略了地球自轉(zhuǎn)角 速度的影響，因而在測量星用陀螺組合時(shí)存在一定的偏差。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種星用半球諧振陀螺組合指標(biāo)體系測量方法，它能夠測量出單個(gè)陀螺儀在陀螺組合中的安裝角偏差，能夠便于衛(wèi)星姿軌控計(jì)算機(jī)解算星體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，并對組合陀螺儀的輸出零位進(jìn)行修正。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種星用半球諧振陀螺組合指標(biāo)體系測量方法，其包括如下步驟:
步驟一，利用基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝，來測量單個(gè)陀螺
以基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的底面為基準(zhǔn)，將置有三正交一斜裝陀螺儀的陀螺組合安裝到基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的斜面上，使安裝在斜面上的一單個(gè)陀螺與水平面處于垂直狀態(tài)；
步驟二，測量單個(gè)陀螺性能指標(biāo)
1)被測的單個(gè)陀螺的軸線必需與水平面處于垂直狀態(tài)；
2)測量安裝在斜面上一單個(gè)陀螺儀的性能指標(biāo)；
3)翻動(dòng)基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的兩個(gè)側(cè)面、一個(gè)底面，使其余三個(gè)被測單個(gè)陀螺的軸線與水平面處于垂直狀態(tài)；
4)每翻動(dòng)基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝一次，對單個(gè)陀螺性能指標(biāo)測量一次。
[0008]步驟三，利用三軸速率轉(zhuǎn)臺，來測量半球諧振陀螺組合
I)測量陀螺組合的輸出數(shù)據(jù)
將陀螺組合的儀器坐標(biāo)系的三個(gè)軸與三軸速率轉(zhuǎn)臺三個(gè)軸平行，轉(zhuǎn)臺三個(gè)軸在設(shè)定位置范圍內(nèi)進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，測量陀螺組合在轉(zhuǎn)臺順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出數(shù)據(jù)；
2)計(jì)算陀螺的安裝角偏差
根據(jù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)陀螺的安裝角偏差。通過測量組合三個(gè)軸在固定正負(fù)角速度下的輸出數(shù)據(jù)，以及陀螺儀的安裝偏角與組合軸夾角的單位向量的余弦平方和為1，陀螺輸出在敏感軸上的分量關(guān)系，解算陀螺儀的安裝角偏差。
[0009]本發(fā)明采用的方法，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
能夠回避了地球自轉(zhuǎn)角速度的影響，避免了繁瑣的計(jì)算，有效的提高了陀螺儀安裝誤差的標(biāo)定精度，能夠提升衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)對姿態(tài)角速度的測量精度，從而提高姿控系統(tǒng)的姿態(tài)控制精度。
[0010]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明利用的基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝不意圖；
圖2是本發(fā)明陀螺安裝角偏差測量的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動(dòng)位置示意圖。
[0012]圖中，減重孔11、斜面22、減重孔33、側(cè)面44。
[0013]
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的方法步驟作進(jìn)一步說明。
[0015]步驟一，利用基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝，來測量單個(gè)陀螺 如圖1所示，是本發(fā)明利用的基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝示意圖，
以基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的底面為基準(zhǔn)，將置有三正交一斜裝陀螺儀的陀螺組合安裝到基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的斜面22上，使安裝在斜面22上的一單個(gè)陀螺與水平面處于垂直狀態(tài)；步驟二，測量單個(gè)陀螺性能指標(biāo)
1)被測的單個(gè)陀螺的軸線必需與水平面處于垂直狀態(tài)；
2)測量安裝在斜面上一單個(gè)陀螺的性能指標(biāo)；
3)翻動(dòng)基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的兩個(gè)側(cè)面44、一個(gè)底面，使其余三個(gè)被測單個(gè)陀螺的軸線與水平面處于垂直狀態(tài)；
4)每翻動(dòng)基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝一次，對單個(gè)陀螺性能指標(biāo)測量一次；
步驟三，利用三軸速率轉(zhuǎn)臺，來測量半球諧振陀螺組合
將陀螺組合固定在速率轉(zhuǎn)臺上，通過調(diào)整轉(zhuǎn)臺內(nèi)環(huán)中環(huán)的位置，使組合XsTfZf三軸分別與水平垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺外環(huán)，分別對陀螺組合】％YfZif軸輸入±2° /s的角
速度，對陀螺組合進(jìn)行測試。
[0016]1)測量陀螺組合的輸出數(shù)據(jù)
將陀螺組合的儀器坐標(biāo)系的三個(gè)軸與三軸速率轉(zhuǎn)臺三個(gè)軸平行，轉(zhuǎn)臺三個(gè)軸在設(shè)定位置范圍內(nèi)進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，測量陀螺組合在轉(zhuǎn)臺順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出數(shù)據(jù)；
組合xS軸與水平面垂直，轉(zhuǎn)臺外環(huán)歸零，然后逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)-P角-60°，停在P2位置；
轉(zhuǎn)臺以+_ (2° /s)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到角(-30°，P2位置)時(shí)開始記錄陀螺輸出數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到α角(30°，P4位置)停止記錄，采樣時(shí)間周期為100ms;
2)計(jì)算陀螺的安裝角偏差
根據(jù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)陀螺的安裝角偏差。
[0017]將四個(gè)陀螺1、2、3、和4得到的脈沖數(shù)除以積分時(shí)間，得到的相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄為
, ?2?+ , ^ir+ , ?+κ+ ；
式中，%+ ,為三正交一斜裝的4只陀螺在陀螺組合X軸有正向角速度
輸入時(shí)的輸出值；
同理，陀螺組合從Pl開始轉(zhuǎn)動(dòng)，記錄組合經(jīng)過Ρ4到Ρ5位置的陀螺輸出值，處理后得到
= (%+ %-) / 2 , i = 1,2,3,4 ；
同理，可得到％和^ ；
同時(shí)，陀螺的輸出(? , 和有如下關(guān)系:
=jTki α^- ^Φ jTki ^φ?
其中，: = 1,2,3,4 ； j = XXZ ;%為陀螺儀i到組合j軸的夾角的余弦；與為陀螺儀i的標(biāo)度因數(shù)。
[0018]由于陀螺的安裝偏角與組合XfY1Zg夾角的余弦的平方和為1，即可解出％。
[0019]以陀螺儀I與組合XsYgA軸的安裝偏角為例,過程如下:
1.陀螺輸出~=h*α1χ *ωχ ^kx *αχν ^kl；
2.分別給組合輸入角速度土，土和土
3.按上述試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理方法得到下式:
【權(quán)利要求】
1.一種星用半球諧振陀螺組合指標(biāo)體系測量方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一，利用基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝，來測量單個(gè)陀螺 以基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的底面為基準(zhǔn)，將置有三正交一斜裝陀螺儀的組合安裝到基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的斜面上，使安裝在斜面上的一單個(gè)陀螺與水平面處于垂直狀態(tài)； 步驟二，測量單個(gè)陀螺性能指標(biāo) 1)被測的單個(gè)陀螺的軸線必需與水平面處于垂直狀態(tài)； 2)測量安裝在斜面上一單個(gè)陀螺性能指標(biāo)； 3)翻動(dòng)基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝的兩個(gè)側(cè)面、一個(gè)底面，使其余三個(gè)被測單個(gè)陀螺的軸線與水平面處于垂直狀態(tài)； 4)每翻動(dòng)基準(zhǔn)面翻動(dòng)工裝一次，對單個(gè)陀螺性能指標(biāo)測量一次； 步驟三，利用三軸速率轉(zhuǎn)臺，來測量半球諧振陀螺組合 1)測量陀螺組合的輸出數(shù)據(jù) 將陀螺組合的儀器坐標(biāo)系的三個(gè)軸與三軸速率轉(zhuǎn)臺三個(gè)軸平行，轉(zhuǎn)臺三個(gè)軸在設(shè)定位置范圍內(nèi)進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，測量陀螺組合在轉(zhuǎn)臺順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出數(shù)據(jù)； 2)計(jì)算陀螺的安裝角偏差 根據(jù)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)陀螺的安裝角偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星用半球諧振陀螺組合指標(biāo)體系測量方法，其特征在于:所述的步驟三中，測量陀螺組合中陀螺的安裝角偏差時(shí)利用了單位向量方向余弦的平方和為I的性質(zhì)。
【文檔編號】G01C25/00GK104034347SQ201310069428
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】榮義杰, 齊軼楠, 張強(qiáng), 蔡雄, 趙萬良, 孫蘭 申請人:上海新躍儀表廠