[发明专利]适用于全物理仿真的卫星视线指向模拟测量方法及系统

权利要求书

1.一种适用于全物理仿真的卫星视线指向模拟及测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1：根据载荷成像模式模拟控制信息、视线指向特性控制信息，模拟载荷成像模式和视线指向特性，获取载荷成像模式模拟结果信息、视线指向特性结果信息；

步骤S2：根据载荷成像模式模拟结果信息、视线指向特性结果信息，消除平移运动引起的视线测量误差，获取平移运动引起的视线测量误差消除结果信息；

步骤S3：根据平移运动引起的视线测量误差消除结果信息，补偿扫描镜运动对平台的动力学影响，获取扫描镜运动对平台的动力学影响补偿结果信息；

步骤S4：根据扫描镜运动对平台的动力学影响补偿结果信息，提高卫星视线指向的测量精度，获取适用于全物理仿真的卫星视线指向模拟及测量结果信息；

所述步骤S2包括：

步骤S2.1：进行二维扫描镜转动补偿，消除激光在扫描镜平面运动引起的视线测量误差；

通过二维扫描转动机构模拟卫星视线指向时，根据二维扫描转动机构的工作原理，激光的出射点在扫描镜(2)的镜面；二维扫描镜转动过程中，激光的出射点位置会发生变化，出射点的位置变化会引起测量屏幕上光斑的移动，造成卫星视线测量误差，因此需要进行补偿；

首先，调节激光器相对扫描镜(2)的位置关系，确保激光器经过扫描镜(1)的反射后，打到扫描镜(2)的中心转轴位置；扫描镜(2)的转动不会引起激光出射点的位置变化；

扫描镜(1)的转动会引起激光出射点在X轴方向的平移，需通过算法补偿。设激光出射点在X轴方向的运动位移为Δx，则：

Δx＝2r·β

其中，Δx为激光出射点在X轴方向的运动位移；r为扫描镜(1)中心到扫描镜(2)中心的直线距离；β为扫描镜(1)的转动角度；根据上述计算模型，获取卫星视线指向的出射点移动位置，完成对二维扫描镜转动的补偿；

所述步骤S3包括：

步骤S3.1：结合三轴气浮台的姿态信息进行补偿，获取扫描镜运动对平台的动力学影响补偿结果信息；

二维扫描运动机构在进行转动时，其转动角速度不停变化，会产生干扰力矩；为了保证试验精度，需设计干扰力矩的补偿方法；

通过计算二维扫描镜转动产生的干扰力矩及发生的时间，利用反作用飞轮产生一个补偿力矩，补偿扫描镜转动对台体的干扰；

根据扫描镜转角的运动规律，得出扫描镜转角的转动角加速度表达式为：

其中，为扫描镜(1)的转动角加速度；为扫描镜(2)的转动角加速度；θ为目标圆锥曲线半锥角；ω为圆锥扫描角速度；t为时间；

进而可得到扫描镜转动引起的干扰力矩表达式为：

其中，T_z为台体的Z轴干扰力矩；T_x为台体的X轴干扰力矩；为扫描镜(1)的转动角加速度；J_β为扫描镜(1)的转动惯量；为扫描镜(2)的转动角加速度；J_α为扫描镜(2)的转动惯量；θ为目标圆锥曲线半锥角；ω为圆锥扫描角速度；t为时间；

根据上述干扰力矩的计算结果，通过反作用飞轮反向驱动，产生补偿力矩，消除二维扫描运动机构干扰力矩对试验的影响；

所述步骤S4包括：

步骤S4.1：通过校正平动位移引起的测量误差，提高卫星视线指向的测量精度；

三轴气浮台转动过程中，由于卫星视线出射点与转动中心不重合，三轴气浮台转动时，卫星视线的出射点产生平动位移；此时，若直接通过屏幕上的光点位移变化评估卫星的视线变化，则会引入平动位移误差；为了对视线测量误差进行校正，需结合三轴气浮台的姿态信息，同时获取屏幕光点和卫星视线出射点的实时坐标，剥离平移误差，准确得到卫星实现的指向；

首先，通过激光跟踪仪获取测量屏幕上的光点在激光跟踪仪坐标系下的分量，记为S_g；

然后，结合三轴气浮台的姿态信息，计算卫星视线出射点的在激光跟踪仪坐标系下的实时分量：

上式中，D_g为卫星视线的出射点D在激光跟踪仪坐标系下的坐标分量；O_g为三轴气浮台转动中心在激光跟踪仪坐标系下的坐标分量；A_bg为三轴气浮台本体坐标系相对激光跟踪仪坐标系的转换矩阵；t表示时间。