[发明专利]航天器用光学陀螺组件姿态基准镜安装误差标定方法

说明书

本发明属于惯性测量技术领域，公开了航天器用光学陀螺组件姿态基准镜安装误差标定方法，通过：1.建立光学陀螺敏感轴约束坐标系2.将光学陀螺组件安装到标准六面体上并调整自准直仪3.设定转动激励并确定转动激励对应的等效旋转轴矢量在姿态基准镜坐标系、光学陀螺敏感轴约束坐标系中的投影4.确定光学陀螺敏感轴约束坐标系与姿态基准镜坐标系之间的安装关系，实现航天器用光学陀螺组件姿态基准镜安装误差的标定。本发明直接在陀螺敏感轴约束坐标系下实现陀螺组件姿态的引出，减少了影响陀螺组件姿态引出精度的误差源；不需要使用高精度三轴转台或是其它速率转台，只需利用标准六面体作为陀螺组件的安装基座，并借助L型大理石平台就能完成标定。

技术领域

本发明属于惯性测量技术领域，特别涉及一种航天器用光学陀螺组件姿态基准镜安装误差标定方法。

背景技术

光学陀螺具有全固态、可靠性好、使用寿命长及测量精度高的优点，在航天领域得到了广泛应用。光学陀螺组件为航天器载荷提供姿态基准信息的时候，需要通过光学测量方法将陀螺组件的姿态引出，常用的方法是通过光学基准镜引出陀螺组件的姿态，为此需要标定陀螺组件与光学基准镜之间的安装关系。

在标定陀螺组件与光学基准镜之间的安装关系过程中，通常需要借助高精度三轴转台、标准六面体、陀螺经纬仪、北向基准等设备来完成标定，操作繁琐、误差源多、耗时较长。传统方法需要将高精度三轴转台坐标系或者标准六面体作为过渡坐标系，将陀螺组件的安装误差标定到过渡坐标系下，进而以过渡坐标系为基准，通过光学基准镜引出陀螺组件姿态。以过渡坐标系为基准标定陀螺组件的安装误差，进而再引出陀螺组件的姿态，这样增加了新的误差源(如陀螺组件减振器形变影响)，将会影响陀螺组件姿态引出精度。此外，经过渡坐标系实现姿态引出，使得流程繁琐。

在陀螺敏感轴约束坐标系下对陀螺组件的安装误差进行标定可以解决陀螺组件减振器形变影响标定精度的问题，直接通过陀螺敏感轴约束坐标系引出陀螺组件姿态减少了误差源，操作也更为简单，但是由于陀螺敏感轴约束坐标系空间不可见，难以直接利用光学测量的方法对陀螺敏感轴约束坐标系与光学基准镜之间的安装误差进行标定，这给通过光学基准镜引出陀螺组件姿态带来了很大的困难，目前尚没有相关的研究。针对以上的问题，有必要在陀螺敏感轴约束坐标系下寻找一种操作简单、耗时较短、精度高的光学陀螺组件姿态引出方法，该方法不需要使用价格昂贵的高精度三轴转台或是其它速率转台，只需要利用标准六面体作为陀螺组件的安装基座，并借助L型大理石平台就能完成陀螺敏感轴约束坐标系与光学基准镜间安装误差的标定。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：不通过过渡坐标系，直接在陀螺敏感轴约束坐标系下实现陀螺组件姿态的引出，减少影响陀螺组件姿态引出精度的误差源；该姿态引出方法要操作简单，不需要使用价格昂贵的高精度三轴转台或是其它速率转台，只需要利用标准六面体作为陀螺组件的安装基座，并借助L型大理石平台就能完成陀螺敏感轴约束坐标系与光学基准镜间安装误差的标定。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：

航天器用光学陀螺组件姿态基准镜安装误差标定方法，使用L型大理石平台1、标准六面体2、自准直仪3并借助光学陀螺组件4自身的测量输出信息，来实现光学陀螺组件4与姿态基准镜5之间安装误差的标定，包括以下步骤：

(1)建立光学陀螺敏感轴约束坐标系，并在此约束坐标系下标定光学陀螺组件4的安装误差参数，其中以X陀螺敏感轴ox_g为约束坐标系的x_b轴，约束坐标系的y_b轴在X陀螺敏感轴ox_g与Y陀螺敏感轴oy_g构成的平面内，约束坐标系的z_b轴与x_b轴、y_b轴构成右手正交坐标系，将光学陀螺敏感轴约束坐标系定义为光学陀螺组件4的体坐标系b；