[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天应用的高精度角振动方法，特别是一种利用星载线加速度计进行三轴角振动测量的方法。 

背景技术

角振动测量与控制是实现卫星高精度姿态指向及光学遥感载荷高分辨率成像的前提与基础。角振动幅值过大时将可能对光学遥感卫星的相机调制传递函数(MTF)、图像分辨率、图像几何变形和地理位置测定等带来明显影响。 

目前可以用于直接测量角振动的常用方法是利用陀螺、星敏感器和角速度传感器，目前光纤陀螺的测量精度可以达到0.05″/s，星敏感器差分估计航天器的角速度，测量精度能够达到0.01°/s。目前这两者的主要测量频带为低频段，一般低于10Hz。虽然近年来，激光陀螺和光纤陀螺取得了较快的发展，测量频带可达500Hz，但是产品的成熟度还不够。 

角速度或位移传感器是基于等离子体特性的磁流体(magneto_hydro_dynamic，MHD)动力学理论的角速度传感器，其研究始于上世纪六七十年代。世界上成功应用的产品主要有美国ATA公司的ARS系列。传感器输出信号可以通过电路或软件处理为角加速度、角速度或角位移数据。其中ARS-12型传感器是最灵敏的惯性角振动传感器，噪声当量角好于35nrad(0.007arcsec)，带宽1～1000Hz。日本在其先进陆地观测卫星(ALOS)采用了角位移传感器(ADS)进行了角位移测量。其ADS传感器采用了基于磁流体动力学原理的宽频角速率传感器(Angular Rate Sensor，ARS)。它使用三只ARS-12G角速率传感器、以及可选的电源/信号调理和温度测量电路构成Dynapak12或Dynapak14传感器包。能够测 量2Hz～500Hz内的角位移变化，据称其在500Hz处的测量精度达到了0.01arcsec(rms)。但由于ARS是基于角速率测量原理的传感器，因此，只能通过对时域采集的角速率等间隔离散数据实时作数值积分得到角位移。 

在国内，目前主要通过传统的姿态传感器测量卫星在轨的姿态角速度等参数，还没有经历飞行验证的宽频段测量角振动的成熟产品。而姿态传感器受其原理所限，只能进行低频段测量(＜10Hz)，无法满足测量要求。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种利用星载线加速度计进行三轴角振动测量的方法。 

本发明的技术解决方案是： 

一种利用星载线加速度计进行三轴角振动测量的方法，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；