[发明专利]一种利用星载线加速度计进行三轴角振动测量的方法

权利要求书

1.一种利用星载线加速度计进行三轴角振动测量的方法，其特征在于步骤如下：

(1)在被测对象上选定一个安装平面并且确定坐标系，该平面能够代表被测对象的角振动特征，坐标系的原点、X轴和Y轴均位于该安装平面内，被测对象滚动轴方向为X轴，俯仰轴方向为Y轴，Z轴与X轴、Y轴成右手坐标系，所述被测对象是指卫星或者星上有效载荷；

(2)在安装平面上选择矩形区域，在矩形四个顶角分别安装四个线加速度计，其中第一线加速度计为三轴线加速度计；第二和第三线加速度计为两轴线加速度计，第二线加速度计的两个轴向分别指向Y向和Z向，第三线加速度计的两个轴向分别指向X向和Z向；第四线加速度计为单轴加速度计，其轴向指向Z向，所述矩形区域的边与X轴、Y轴平行；

(3)采集4个线加速度计的时域数据，在星上经过放大和滤波处理后，下传到地面；

(4)通过公式θ··1x=cz-azLaθ··1y=bz-azLbθ··1z=cx-axLa]]>和θ··2x=dz-azLaθ··2y=dz-azLbθ··2z=by-ayLa]]>计算得到两组被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的振动角加速度与之后再通过公式θ··x=θ··1x+θ··2x2θ··y=θ··1y+θ··2y2θ··z=θ··1z+θ··2z2]]>求其平均值得到和

式中：a_x、a_y、a_z分别为第一线加速度计的X向、Y向、Z向加速度，b_y、b_z分别为第二线加速度计的Y向、Z向加速度，c_x、c_z分别为第三线加速度计的X向、Z向加速度，d_z为第四线加速度计的Z向加速度；La、Lb分别为四个线加速度计组成的矩形沿Y轴和X轴的边长；

(5)根据步骤(4)中得到的和计算振动角加速度均方根值、振动角速度均方根值和振动角位移均方根值，即完成了三轴角振动的测量。

2.根据权利要求1所述的一种利用星载线加速度计进行三轴角振动测量的方法，其特征在于：所述步骤(5)中根据和计算振动角加速度均方根值、振动角速度均方根值和振动角位移均方根值，按照如下步骤进行：

(2.1)通过公式BX(iΔf)=2hNX‾(iΔf)·X(iΔf)BY(iΔf)=2hNY‾(iΔf)·Y(iΔf)BZ(iΔf)=2hNZ‾(iΔf)·Z(iΔf)]]>i＝0，1，2，…，N/2计算被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的振动角加速度功率谱密度，

其中，i为功率谱密度值的序号，N为采样总数；

Δf为频率间隔，

B_X(iΔf)、B_Y(iΔf)和B_Z(iΔf)为被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的频率在f＝iΔf处的角加速度功率谱密度值，

X(iΔf)、Y(iΔf)和Z(iΔf)为被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的频率在f＝iΔf处的FFT函数；

和依次为与X(iΔf)、Y(iΔf)和Z(iΔf)的共轭复数；

(2.2)根据步骤(2.1)中计算得到的被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的振动角加速度功率谱密度B_X(iΔf)、B_Y(iΔf)和B_Z(iΔf)，由公式

θ··X_RMS|[f1,f2]=ΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBX(iΔf)θ··Y_RMS|[f1,f2]=12πΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBY(iΔf)θ··Z_RMS|[f1,f2]=12πΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBZ(iΔf)i=0,1,2,···,N/2]]>

计算被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的频率在f＝iΔf处的振动角加速度均方根值θ··X_RMS|[f1,f2],θ··Y_RMS|[f1,f2]]]>和θ··Z_RMS|[f1,f2]·]]>

其中：θ··X_RMS|[f1,f2],θ··Y_RMS|[f1,f2]]]>和θ··Z_RMS|[f1,f2]]]>依次为被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向频率区间为[f₁，f₂]的振动角加速度均方根值；

(2.3)根据步骤(2.1)中计算得到的被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的振动角加速度功率谱密度B_X(iΔf)、B_Y(iΔf)和B_Z(iΔf)，由公式

θ·X_RMS|[f1,f2]=12πΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBX2(iΔf)(iΔf)2θ·Y_RMS|[f1,f2]=12πΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBY2(iΔf)(iΔf)2θ·Z_RMS|[f1,f2]=12πΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBZ2(iΔf)(iΔf)2i=0,1,2,···,N/2]]>

计算被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的频率在f＝iΔf处的振动角速度均方根值θ·X_RMS|[f1,f2],θ·Y_RMS|[f1,f2]]]>和θ·Z_RMS|[f1,f2]·]]>

其中：θ·X_RMS|[f1,f2],θ·Y_RMS|[f1,f2]]]>和θ·Z_RMS|[f1,f2]]]>依次为被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向频率区间为[f₁，f₂]的振动角速度均方根值；

(2.4)根据步骤(2.1)中计算得到的被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的振动角加速度功率谱密度B_X(iΔf)、B_Y(iΔf)和B_Z(iΔf)，由公式

θX_RMS|[f1,f2]=14π2ΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBX2(iΔf)(iΔf)4θY_RMS|[f1,f2]=14π2ΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBY2(iΔf)(iΔf)4θZ_RMS|[f1,f2]=14π2ΔfΣi=f1/Δff2/ΔfBZ2(iΔf)(iΔf)4i=0,1,2,···,N/2]]>

计算被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向的频率在f＝iΔf处的振动角位移均方根值θX_RMS|[f1,f2],θY_RMS|[f1,f2]]]>和θZ_RMS|[f1,f2]·]]>

其中：θX_RMS|[f1,f2],θY_RMS|[f1,f2]]]>和θZ_RMS|[f1,f2]]]>依次为被测对象绕X轴、Y轴、Z轴三个轴向频率区间为[f₁，f₂]的振动角位移均方根值。