惯性/星光导航系统星敏感器安装误差测试方法研究

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惯性/星光导航系统使用惯性系统作为主要导航方式,通过星敏感器测量恒星位置信息校正陀螺漂移误差,在末修段利用星敏感器对导航恒星进行观测,根据测得的数据校正惯性坐标基准,减小初始位置坐标系相对于发射惯性坐标系的偏差。星敏感器作为惯性/星光导航系统进行星光观测的敏感器件,安装于惯性系统的内部,用于测量恒星在星敏感器CCD靶面坐标系中的矢量,从而解算出自身在惯性坐标系下的三维坐标,并对惯性姿态进行校准,实现对惯性系统制导精度的修正。因此,星敏感器在惯性系统台体上的安装误差测试准确性对星光的测量效果以及惯性系统制导精度具有十分重要的意义。  惯性/星光导航系统建立的惯性坐标系是以台体中的标准六面体为坐标基准,所以星敏感器的安装误差是相对于惯性系统台体的标准六面体而言的。以往在星敏感器安装误差测量方法上主要存在引入误差源多、测试误差大、手工操作、计算繁琐、测试效率低等缺陷,不能满足测试精度和效率都高的需求。针对于此,本论文研究一种在零部件装配阶段的星敏感器安装误差自动化测试方法。该方法首先确立星敏感器安装误差的坐标定义,给出光学测量原理,并建立方位、俯仰角的误差测量模型。利用高精度的光电测角仪、光电自准直仪组合的方式,通过测量光路设计、硬件系统集成、数据采集和处理,开发一套完备的自动化精密测试系统。经过试验验证和数据分析,试验结果能达到5"内的测试稳定精度,证明了该测量方法稳定性高,结果准确可靠。目前已成功应用于实际产品测试,对惯性/星光导航系统的精密装配和测量具有很高的工程应用价值。
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