一种卫星基准棱镜的安装方法与流程

本发明涉及棱镜的测量调整方法，具体是一种卫星基准棱镜的安装方法。

背景技术：

棱镜是一种在卫星装配过程中经常使用的辅助工具。其一般采用石英晶体或金属制作，表面镀有反射膜，制造精度高，相邻两个面垂直度约1″～3″，通过被用作参考坐标基准，也可固定于某部件，用作定向和定位测量的辅助测量基准。基准棱镜是用来代替卫星本体坐标系，方便对精度单机进行测量的方形镜面体。一般基准棱镜安装在卫星结构稳定、强度高的部位，如产品的承力筒、碳纤维桁架等。基准棱镜安装要求较高，一般的安装精度要求与指标值为±10″。

传统卫星机械基准的机械基准一般位于平台承力筒与星箭分离面的几何中心，一般采用经纬仪与精测转台的测量调整方法。首先将精测转台调平，再将卫星主结构与精测转台调至同轴。最后通过经纬仪与转台的联合测量完成基准棱镜的测量调整。而某些大型桁架结构卫星机械基准位于星体主结构的基准面，一般由两个基准面构成卫星机械坐标系，因此在采用传统方法安装基准棱镜时无法使用精测转台调整卫星水平，同时也无法将卫星机械基准与精测转台调整至同轴。

针对上述问题，本发明提供一种卫星基准棱镜测量调整的方法，能够实现大型桁架结构卫星基准棱镜的测量调整。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现要素：

针对大型桁架结构卫星，由于其机械基准与传统卫星不同而无法使用传统测量调整方法的特性，本发明提供了一种卫星基准棱镜的安装方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种卫星基准棱镜的安装方法,包括如下步骤：

S1、安装基准棱镜

将基准棱镜用螺钉安装至卫星主结构上；

S2、测量棱镜坐标系

使用两台光学经纬仪分别准直基准棱镜的+y面和+x面两个镜面，读出两台经纬仪的俯仰角读数；

S3、测量卫星机械坐标系

使用激光跟踪仪测量大地水平，建立大地水平坐标系，然后在所建立的大地水平坐标系中使用激光跟踪仪测量卫星机械基准面+z面和+x面，最后使用测量的+z拟合面和+x拟合面建立卫星机械坐标系；

S4、将棱镜方位引入激光跟踪仪

使用经纬仪准直棱镜，将经纬仪偏置角置零，保持经纬仪偏置角为零的同时向下转动视准轴，在地面上适当位置放置跟踪仪测量靶球和基座，并调整基座位置使经纬仪恰好准直跟踪仪靶球，将基座和靶球固定后作为固定测量点，同样的方法固定2～3个测量点，测量点均匀分布，测量点之间不小于1m；然后使用激光跟踪仪测量固定测量点，将测量的点投影至大地水平面上，并拟合一条直线；

S5、建立棱镜水平坐标系

以水平面法线为+z轴、以拟合直线为+y轴建立棱镜水平坐标系，然后在激光跟踪仪测量软件中得出卫星机械坐标系在棱镜水平坐标系下的矢量矩阵；

S6、求出棱镜坐标系与棱镜水平坐标系关系

通过基准棱镜的两个俯仰角计算出基准棱镜坐标系在棱镜水平坐标系下的矢量矩阵；

S7、求出基准棱镜与卫星机械基准的关系

通过卫星机械坐标系在棱镜水平坐标系下的角度矩阵和棱镜坐标系在棱镜水平坐标系下的角度矩阵进行矩阵转化，得出基准棱镜与卫星机械基准的角度矩阵；

S8、调整基准棱镜

按照基准棱镜与卫星机械基准的角度矩阵调整基准棱镜的位置，调整后继续重复步骤S7测量基准棱镜与卫星机械基准的关系，直至满足安装要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过经纬仪与激光跟踪仪的联合测量实现卫星基准棱镜的安装调整，满足了大型桁架卫星基准棱镜测量安装要求，可实现不同卫星型号基准棱镜的测量安装要求。

附图说明

图1为卫星结构与基准棱镜示意图

图2为激光跟踪仪与经纬仪联合测量调整基准棱镜示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种卫星基准棱镜的安装方法,包括卫星主结构1、基准棱镜2、激光跟踪仪3、光学经纬仪4、激光跟踪仪与经纬仪联合测量点5，具体包括如下步骤：

S1、安装基准棱镜

如图1所示，将基准棱镜2用螺钉安装至卫星主结构1上；

S2、测量棱镜坐标系

使用两台光学经纬仪4分别准直基准棱镜的+y面和+x面两个镜面(如图2所示)，读出两台经纬仪的俯仰角读数；

S3、测量卫星机械坐标系

使用激光跟踪仪测量大地水平，建立大地水平坐标系，然后在所建立的大地水平坐标系中使用激光跟踪仪测量卫星机械基准面+z面和+x面，最后使用测量的+z拟合面和+x拟合面建立卫星机械坐标系；

S4、将棱镜方位引入激光跟踪仪

使用经纬仪1准直棱镜，将经纬仪偏置角置零，保持经纬仪偏置角为零的同时向下转动视准轴，在地面上适当位置放置跟踪仪测量靶球和基座，并调整基座位置使经纬仪恰好准直跟踪仪靶球，将基座和靶球固定后作为固定测量点，同样的方法固定2～3个测量点，测量点均匀分布，测量点之间不小于1m；然后使用激光跟踪仪测量固定测量点，将测量的点投影至大地水平面上，并拟合一条直线；

S5、建立棱镜水平坐标系

以水平面法线为+z轴、以拟合直线为+y轴建立棱镜水平坐标系，然后在激光跟踪仪测量软件中得出卫星机械坐标系在棱镜水平坐标系下的矢量矩阵；

S6、求出棱镜坐标系与棱镜水平坐标系关系

通过基准棱镜的两个俯仰角计算出基准棱镜坐标系在棱镜水平坐标系下的矢量矩阵；

S7、求出基准棱镜与卫星机械基准的关系

通过卫星机械坐标系在棱镜水平坐标系下的角度矩阵和棱镜坐标系在棱镜水平坐标系下的角度矩阵进行矩阵转化，得出基准棱镜与卫星机械基准的角度矩阵；

S8、调整基准棱镜

按照基准棱镜与卫星机械基准的角度矩阵调整基准棱镜的位置，调整后继续重复步骤S7测量基准棱镜与卫星机械基准的关系，直至满足安装要求。

至此已完成卫星基准棱镜的测量调整。通过本发明所述的基准棱镜安装调整方法已应用于某型号卫星上，安装后性能指标完全满足设计要求。

通过本发明所述的制作方法解决了传统基准棱镜安装安装方法无法满足卫星型号试验要求，实现大型桁架结构卫星基准棱镜的快速测量安装。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。