[发明专利]一种卫星高精度光学敏感载荷的指向测量方法

说明书

本发明提供了一种卫星高精度光学敏感载荷的指向测量方法，首先利用测角系统对不同温度载荷下敏感载荷棱镜的两个正交方向矢量的俯仰角和偏摆角进行测量，再通过数学表达式描述出棱镜单位矢量在敏感载荷局部坐标系的表示，进而推算出棱镜单位矢量在卫星本体坐标系下的表示，最终根据热变形欧拉角定义解算敏感载荷指向变化情况。它主要解决了卫星光学敏感载荷因热变形引发角秒级角度变化的高精度指向测量需求。

技术领域

本发明涉及卫星光学敏感载荷在不同温度载荷下的变形指向测量。通过测角系统进行测量，以及坐标系转换与热变形欧拉角解算，最终通过数学模型获取敏感载荷指向变化情况。

背景技术

结构热变形是影响光学遥感卫星对地观测分辨率、定位精度的重要因素之一，为保证有效载荷的正常工作和卫星性能指标的实现，必须对有效载荷的指向精度在地面设计、研制、试验等过程中进行控制和测试验证。一般情况下，在有效载荷结构上设置正六面体棱镜或多面体棱镜，利用棱镜光轴表征被测载荷的指向角度，再通过电子经纬仪建站测量棱镜光轴的指向变化及相互之间的角度关系，实现结构热稳定性设计指标的地面试验验证。

近年来高分辨率对地观测需求呈现不断增长的态势，对光学遥感卫星的空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率及定位精度等提出了更高的要求。卫星敏感载荷的指向测量精度从几角分到几十角秒，甚至达到几个角秒。传统电子经纬仪精测方法由于受人为影响因素较大，操作比较复杂、测量环节较多、误差因素复杂，目前测量最高精度可以达到±5″，无法满足角秒级星敏感器指向精度测量要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于高精度光电测角系统的敏感载荷指向测量方法，解决了卫星光学敏感载荷因热变形引发角秒级角度变化的高精度指向测量需求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种卫星高精度光学敏感载荷的指向测量方法，利用测角系统对不同温度载荷下敏感载荷棱镜的两个正交方向矢量的俯仰角和偏摆角进行测量，再通过数学表达式描述出棱镜单位矢量在敏感载荷局部坐标系的表示，进而推算出敏感载荷基准坐标系下棱镜单位矢量在卫星本体坐标系下的表示，最终根据热变形欧拉角定义解算敏感载荷指向变化 情况。

所述的测角系统用于监测并记录敏感载荷安装面中心棱镜法向矢量的俯仰角和偏摆角，所述的敏感载荷棱镜位于安装面中心位置，敏感载荷棱镜的坐标系与敏感载荷安装面坐标系一致。

所述的棱镜单位矢量在敏感载荷局部坐标系的表示是在敏感载荷局部坐标系下描述棱镜的两个法线方向，所述的敏感载荷基准坐标系下棱镜单位矢量在卫星本体坐标系下的表示是在卫星本体坐标系下描述棱镜单位矢量两个法线方向。

所述的热变形欧拉角定义解算是使用和卫星姿态定义相同的方式用滚动角俯仰角θ、偏航角ψ定义载荷热变形的三个欧拉角。

本发明采用上述技术方案，主要解决了卫星光学敏感载荷因热变形引发角秒级角度变化的高精度指向测量需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明测量方法流程框图；

图2为敏感载荷坐标系在卫星参考坐标系下描述；

图3为测角原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。