[发明专利]一种扫描镜指向高精度静态测角方法

说明书

本发明公开了一种扫描镜指向高精度静态测角方法，该方法将高精度陀螺测角仪安装并固定在扫描镜转轴上，在扫描控制器的作用下，使得陀螺测角仪与扫描镜在力矩电机的驱动下同步作连续低于1°/s匀速运动，从而获取该速度条件下的扫描镜运动角度数据。测量时，感应同步器组件测角数据以及激光陀螺的测角数据均传至外围计算机，由计算机对二组测角数据进行比对，并通过合适的算法对感应同步器组件测角数据进行校正。本发明的有益效果是采集数据频率可到2000Hz以上，测量范围可达10°以上，测量精度可达0.3″(3σ)，测试角度间隔为1.8″。经校正后扫描镜指向精度达到0.5″(3σ)。

技术领域

本发明涉及一种空间扫描机构在线高精度静态测角方法，属于扫描机构测角技术领域。

背景技术

空间高精度扫描机构一般采用圆感应同步器作为角度传感器，圆感应同步器由转子和定子组成。扫描机构组装时，圆感应同步器的转子和定子分别安装在机构框架和转轴上。感应同步器测角信号经过电路放大和转换，传输给控制器，感应同步器及其信息处理电路、电机及其控制电路构成一个完整的闭环控制系统。同时，由于感应同步器自身的偏差，综合静态误差可能超过1″(1σ)，导致感应同步器组件测角精度不能满足实际扫描镜指向时测量和控制精度要求，需要一种方法对扫描镜指向精度进行测试，并利用测试结果对感应同步器组件精度进行校正，使扫描镜指向精度进一步提高。

目前空间高精度扫描机构的测角一般采用高精度经纬仪进行静态角度测量。采用高精度经纬仪进行静态角度测量时，受仪器自身和读数等误差因素的影响，精度一般低于1″(1σ)。同时，由于受时间成本因素的影响，经纬仪进行静态角度测量的密度不会很高，即相邻二个测量点之间的角度间隔较大。相邻二点之间的角度值通过内插推导，因而无法获得连续的高精度角度测量值，将不利于实现高精度角度修正算法，无法实现扫描镜指向精度的进一步提高。

发明内容

本发明目的是，在现有空间高精度扫描机构扫描镜指向精度基础上，提出一种激光陀螺测角仪在线测试方法，实现扫描镜指向高精度、高密度、大范围静态测量，并将测量结果用于感应同步器组件精度校正，可以明显提高扫描镜的指向精度。

本发明的技术方案是将高精度陀螺测角仪安装并固定在扫描镜转轴上，在扫描控制器的作用下，使得陀螺测角仪与扫描镜在力矩电机的驱动下同步作连续低于1°/s匀速运动，从而获取该速度条件下的扫描镜运动角度数据。测量时，感应同步器组件测角数据以及激光陀螺的测角数据均传至外围计算机，由计算机对二组测角数据进行比对，并通过合适的算法对感应同步器组件测角数据进行校正。经过校正后的感应同步器组件测角数据被重新用于闭环控制，明显提高了扫描镜指向精度。

本发明的有益效果是采集数据频率可到2000Hz以上，测量范围可达10°以上，测量精度可达0.3″(3σ)，测试角度间隔为1.8″。经校正后扫描镜指向精度达到0.5″(3σ)。

所述高精度扫描机构静态测角方法由陀螺测角仪、感应同步器及其处理电路、扫描镜及其机构组件、扫描控制器和控制计算机等组成的装置来实现。

所述陀螺测角仪由激光陀螺及其固定工装、陀螺测试计算机组成。

附图说明

图1是扫描镜运动高精度动态测角方法布局图。

图1中，1是激光陀螺；2是扫描机构框架；3是扫描镜及其转轴；4是感应同步器。

图2是扫描镜运动高精度动态测角方法数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合举例对本发明的具体实施作详细说明。

如图1和图2所示，本发明“一种扫描镜运动高精度动态测角方法”由陀螺测角仪及其计算机系统组成的测角装置来具体实施。

首先将高精度激光陀螺及其固定工装组成的陀螺测角仪1安装并固定在扫描镜转轴上；扫描机构框架2支承着扫描镜及其转轴3，扫描控制器驱动力矩电机及扫描镜运动，感应同步器4作为角度反馈元件。扫描控制器根据目标角度位置的要求发送运动控制指令，扫描镜在扫描控制器的控制下作闭环运动。由于陀螺测角仪与转轴固联，使得陀螺测角仪与扫描机构转动部分在力矩电机的驱动下一起作连续、缓慢的匀速运动，可以认为陀螺测角仪和感应同步器的运动角度值是相同的。陀螺与感应同步器同步进行角度采样，陀螺测角数据经过电路处理后，实时发送到陀螺测试计算机；感应同步器测角数据经过电路处理后，实时发送到扫描控制器中。将感应同步器的角度数据和激光陀螺的角度数据用合适的算法进行比对和校正，并将校正结果带入扫描控制器获得的感应同步器组件测角反馈数据，对感应同步器组件测角反馈数据进行校正，并重新用于扫描镜指向反馈控制，从而实现了扫描镜指向高精度静态角度测试和校正，并明显提高了扫描镜指向精度。