[发明专利]一种舱间分离相对位置与姿态测量方法

摘要

本发明提供一种简易的舱间分离过程相对位置与姿态测量方法，采用拉线式传感器，快速给出舱间分离的相对位置与姿态测量结果，具体包括步骤1：搭建测量系统，将3个拉线式位移传感器a、b、c均匀分布在半径为R的舱段分离面圆周上；其中位移传感器a、b、c包括固定端和活动端，固定端和活动端通过拉线连接且分别安装在相邻两个舱段的分离面上；步骤2：航天器在太空中舱间分离阶段，随着舱段分离的相对位置和相对姿态发生变化，位移传感器的固定端和活动端分离，拉线被拉出，同时活动端记录位移传感器a、b、c的拉线长度l_a、l_b和l_c；步骤3：根据l_a、l_b和l_c的长度解算出舱段分离的相对位置和相对姿态。

主权项

1.一种舱间分离相对位置与姿态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建测量系统，将3个拉线式位移传感器a、b、c均匀分布在半径为R的舱段分离面圆周上；所述位移传感器a、b、c包括固定端和活动端，固定端和活动端通过拉线连接且分别安装在相邻两个舱段的分离面上；步骤2：航天器在太空中舱间分离阶段，随着舱段分离的相对位置和相对姿态发生变化，位移传感器的固定端和活动端分离，拉线被拉出，同时活动端记录位移传感器a、b、c的拉线长度la、lb和lc；步骤3：根据la、lb和lc的长度解算出舱段分离的相对位置和相对姿态；步骤3中所述的根据la、lb和lc的长度解算出舱段分离的相对位置和相对姿态，包括以下步骤：步骤31：基于卫星本体坐标系XYZ，假设O、O′分别为相邻两个舱段分离面的圆心，Ma、Mb、Mc分别为位移传感器a、b、c的固定端；ma、mb、mc为位移传感器a、b、c的活动端；S为两个舱段分离面圆心的相对位移；θ为俯仰角，即舱段沿Y轴转动的角度；φ为偏航角，即舱段沿Z轴转动的角度；v为舱段分离相对速度；ωy为舱段分离相对俯仰角速度；ωz为舱段分离相对偏航角速度；步骤32：将位移传感器b和c固定端与活动端的连线MbMc和mbmc的中点分别设置为E、F，则有步骤33：将方程(2)代入方程(1)中，得到舱段相对位移S步骤34：计算偏航角φ，根据Mb与Mc分别呈120°夹角位于半径为R的分离面上，由此几何关系得到因此得到偏航角φ计算公式步骤35：计算俯仰角θ，由于得到因此得到俯仰角θ的计算公式步骤36：测量并计算两个不同时刻t1和t2的舱段相对位移S1、S2，俯仰角θ1、θ2，偏航角φ1、φ2；步骤37：通过差分方法计算相对分离速度v、相对俯仰角速度ωy以及相对偏航角速度ωz：