小卫星精测系统分析

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1、第28卷第1期航天器环境工程2011印2』JSPACE(1RAFTENVIRONMENTENGINEERING83小卫星精测系统分析温凯，梁小峰，沙伟(航天东方红卫星有限公司，北京100094)摘要：文章简要分析了精度检测工作中空间测量坐标系的建立过程，以及准直测量，点测量等测量方法，并对坐标变换进行了说明，最后简要叙述了小卫星精度检测工作的一般流程．关键词：精测；经纬仪；坐标系；坐标变换中图分类号：TH761．1文献标识码：k文章编号：1673-1379(2011)01-0083-04DOh10．3

2、969／j．issn．1673-1379．2011．01．016O引言小卫星精测工作主要任务是测量、调整卫星上各个敏感器件相对卫星机械坐标系的安装精度，为卫星控制、姿态测量提供基础数据。当前，精测工作主要采用多台经纬仪组网组成大尺寸测量系统实现，在精测工作过程中需要多次进行坐标变换及矢量测量，将被测量转换到卫星本体坐标系中。l空间测量坐标系的建立1．1经纬仪空间测量坐标系两台调平的经纬仪可建立一个空间测量坐标系。经纬仪空间测量坐标系规定如下：以经纬仪Tl回转中心为坐标原点，以经纬仪Tl、T2中心连线在

3、水平面内的投影为x轴，铅垂面内的投影为z轴，以右手定则确定Y轴【1。21。1．2经纬仪定标1．2．1经纬仪定标原理经纬仪系统的标定要在能构成测量组合的二经纬仪间分别进行，如图l所示。沿四边形周边方向二经纬仪的竖轴间距需要一一标定出：除此之外，还需要额外标定出四边形的4个内角值al、a2、Ot3、0,4及点曰、C、D在总体坐标系(即支系I)中的坐标值。通过使用二经纬仪测量一己知长度为厶的基准标尺反算出来。假设图l中所示的基准标尺两个端点的空间坐标分别是P(工p，y

4、口，z．口)和QOq，Y口，Zq)，则

5、厶=√(昂一‘)2+(昂一％)2+(乃一毛)2；(1)进一步可求出l∥I=厶=厶／√(△厂)2+(△函)2+(△P)2，(2)式中：△厂、Aq)、AtF是二经纬仪水平角a和竖直角声输出值的三角运算中间结果，均为已知值。其中：AF=sina'b．·cos％／sin(％+％)一sinu幻．Cos％sin(uae·"11-abe)；(3)A痧=sinubp·sinu。．／sin(u．p+％)一sina'b口·sina'。口sin(ua口+％9)；(4)△少=sinubp·tan纥／sin(％+％)一sinu

6、6q·tan纥／sin(％+‰)。(5)图I多经纬仪组合系统示意图Fig．1Schematicdiagramofmulti-theodolitesystem这样，通过多次的标定，就可以确定4台经纬收稿日期：2010-05．26；修回日期：2010-07．02作者简介l温凯(1977一)。男，主要从事小卫星精度检测工作．E·mail：wkzl919@sohu．tom．航天器环境工程第28卷仪的坐标，以便4台经纬仪组网测量。1．2．2经纬仪定标方法经纬仪定标的目的是确定经纬仪水平投影中心矩厶，定标方法如F

7、：1)在两经纬仪前适当位置架设一根长度为已知的基准尺；2)两经纬仪正、反两面互瞄，使两经纬仪视准轴成为一直线；3)两经纬仪同时瞄准基准尺的一端点；4)两经纬仪同时瞄准基准尺的另一端点；5)记录2)、3)、4)项的经纬仪数据，由式(2)～(5)计算经纬仪水平投影中心矩厶；6)两经纬仪再次分别瞄准基准尺的两个端点，验算定标结果的正确性。1．3建立经纬仪空间测量坐标系经纬仪定标完成后，就建立起了经纬仪空间测量坐标系。在随后的测量过程中，两经纬仪必须保持不动；一旦发生移动和触碰，则需要霞新定标。2经纬仪准直原

8、理经纬仪作为光电测量仪器，拥有独特的光学准直功能。光学准直这个特点对于星上设备的测量大有裨益，同时空间坐标系传递的原理也是基于经纬仪的准直性质设计出来的。如图2、图3所示，直角坐标系的z轴竖直向上，x、Y轴在水平面内：X轴由经纬仪Tl的回转中心向经纬仪T2的竖轴引垂矢得到，由两经纬仪的互瞄和单一经纬仪的瞄准可以获得水平角吐和竖直角∥的值。D图2矢量方向计算原理示意图(正方向)Fig．2Vectorcalculation(postivedirection)图3矢最方向汁算原理示意网(负方向)Fig．3V

9、ectorcalculation(negativedirection)3空间点测量原理经纬仪空间测量坐标系建立后，当两台经纬仪同时瞄准宅间某一点地，Y，z)时，如图4所示，按式(6)～(8)求得空间点心，Y，z)的坐标。纬仪2)

10、弩

11、4经纬仪系统删苇点举杯原理l冬fFig．4BasiccoordinatesfortheodolitesystemmeasurementX：生翌里丝!竺!丝L⋯Ol=—————————-=—————‘。—=。sin(aa+％)