专利名称：一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法
技术领域：
本发明涉及一种星敏感器探头光轴指向标定方法，尤其涉及一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，属于视觉测量领域。
背景技术：
星敏感器组合体是采用三探头高精度星敏感器与复杂构型星敏感器支架组合一体化的结构，该种构型减小了卫星使用星敏感器测量姿态与载荷工作姿态间的传递误差， 提高了卫星在轨内方位元素高稳定性问题。根据测量方案，对星敏感器组合体各个星敏基准镜间关系的测量，需要通过测量建立机械坐标系与平台立方镜间的转换关系，平台立方镜与星敏立方镜间关系，同时精密测定三个立方镜坐标系间的三轴方位关系。由于确定三个立方镜坐标系间的三轴方位关系要求精度很高，原有设备及软件不能满足测试精度要求，需要改进测试方法，实现立方镜间关系的精确测量。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，实现星敏感器组合体光轴指向间的精确测量，工作效率和标定精度
尚ο本发明的技术解决方案是一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，步骤如下(1)在星敏感器探头组合体组合安装前，利用摄影测量方法对星敏感器探头组合体的3台星敏感器分别进行标定，得到每个星敏感器坐标系与该星敏器基准镜之间的转换关系，将标定好的星敏感器探头进行组合安装；(2)建立包括至少6台经纬仪的经纬仪测量系统，先利用任意2台经纬仪相互互瞄建立经纬仪坐标系，然后利用每两台经纬仪对其中一个星敏感器的基准镜进行准直获得3 个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系，最后根据3个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系得到3个星敏感器基准镜之间的关系；(3)利用步骤(1)得到的单个星敏感器坐标系与该星敏感器基准镜之间的转换关系和步骤( 获得的3个星敏感器基准镜之间的关系获得三个星敏感器坐标系之间的关系，从而实现对星敏感器探头组合体光轴指向的标定。所述步骤(1)的实现方法为(1)建立经纬仪测量系统的坐标系，在经纬仪测量系统坐标系下对每个星敏感器的基准镜进行准直，得到星敏感器基准镜在经纬仪测量系统坐标系下的相对参数；(2)利用经纬仪测量系统对标定场进行测量，得到标定场标志在经纬仪测量系统坐标系下的三维坐标；(3)利用公共点转换，得到标定场坐标系与经纬仪测量系统坐标系的转换关系，从而获得星敏感器基准镜与标定场坐标系的关系；
(4)利用单台星敏感器对标定场进行拍照成像，利用后方交会方法得到星敏感器坐标系与标定场坐标系的关系，得到单台星敏感器坐标系与该星敏感器基准镜之间的关系。所述步骤O)中利用任意2台经纬仪相互互瞄建立经纬仪坐标系的方法为(1)将两台经纬仪的望远镜焦距调整到无穷远位置，互瞄十字丝使两台经纬仪视准轴互相平行从而完成互瞄；(2)以6台经纬仪中的任意一台经纬仪为测站1，测站1为坐标原点，选取其余5 台经纬仪中的任意一台经纬仪为测站2，测站1与测站2的连线在水平方向的投影为X轴， 过测站1的铅垂方向为Z轴，以右手法则确定Y轴，构成经纬仪坐标系。4、根据权利要求1所述的一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，其特征在于所述步骤O)中获得3个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系的方法为每两台经纬仪对一个星敏感器基准镜的相邻两个镜面进行准直，得到相邻两个镜面的X轴向量和 Y轴向量，利用右手法则得到Z轴向量，根据基准镜三个轴向量建立基准镜坐标系，基准镜坐标系与经纬仪坐标系的旋转矩阵为
权利要求
1.一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，其特征在于步骤如下(1)在星敏感器探头组合体组合安装前，利用摄影测量方法对星敏感器探头组合体的 3台星敏感器分别进行标定，得到每个星敏感器坐标系与该星敏器基准镜之间的转换关系， 将标定好的星敏感器探头进行组合安装；(2)建立包括至少6台经纬仪的经纬仪测量系统，先利用任意2台经纬仪相互互瞄建立经纬仪坐标系，然后利用每两台经纬仪对其中一个星敏感器的基准镜进行准直获得3个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系，最后根据3个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系得到3个星敏感器基准镜之间的关系；(3)利用步骤(1)得到的单个星敏感器坐标系与该星敏感器基准镜之间的转换关系和步骤( 获得的3个星敏感器基准镜之间的关系获得三个星敏感器坐标系之间的关系，从而实现对星敏感器探头组合体光轴指向的标定。
2.根据权利要求1所述的一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，其特征在于 所述步骤(1)的实现方法为(1)建立经纬仪测量系统的坐标系，在经纬仪测量系统坐标系下对每个星敏感器的基准镜进行准直，得到星敏感器基准镜在经纬仪测量系统坐标系下的相对参数；(2)利用经纬仪测量系统对标定场进行测量，得到标定场标志在经纬仪测量系统坐标系下的三维坐标；(3)利用公共点转换，得到标定场坐标系与经纬仪测量系统坐标系的转换关系，从而获得星敏感器基准镜与标定场坐标系的关系；(4)利用单台星敏感器对标定场进行拍照成像，利用后方交会方法得到星敏感器坐标系与标定场坐标系的关系，得到单台星敏感器坐标系与该星敏感器基准镜之间的关系。
3.根据权利要求1所述的一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，其特征在于 所述步骤O)中利用任意2台经纬仪相互互瞄建立经纬仪坐标系的方法为(1)将两台经纬仪的望远镜焦距调整到无穷远位置，互瞄十字丝使两台经纬仪视准轴互相平行从而完成互瞄；(2)以6台经纬仪中的任意一台经纬仪为测站1，测站1为坐标原点，选取其余5台经纬仪中的任意一台经纬仪为测站2，测站1与测站2的连线在水平方向的投影为X轴，过测站1的铅垂方向为Z轴，以右手法则确定Y轴，构成经纬仪坐标系。
4.根据权利要求1所述的一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，其特征在于 所述步骤O)中获得3个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系的方法为每两台经纬仪对一个星敏感器基准镜的相邻两个镜面进行准直，得到相邻两个镜面的X轴向量和Y轴向量，利用右手法则得到Z轴向量，根据基准镜三个轴向量建立基准镜坐标系，基准镜坐标 系与经纬仪坐标系的旋转矩阵为
全文摘要
本发明公开了一种星敏感器探头组合体光轴指向标定方法，在星敏感器探头组合体组合安装前，利用摄影测量方法对星敏感器探头组合体的3台星敏感器分别进行标定，得到每个星敏感器坐标系与该星敏器基准镜之间的转换关系，建立包括至少6台经纬仪的经纬仪测量系统，先利用任意2台经纬仪相互互瞄建立经纬仪坐标系，然后利用每两台经纬仪对其中一个星敏感器的基准镜进行准直获得3个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系，最后根据3个星敏感器基准镜相对经纬仪坐标系的关系得到3个星敏感器基准镜之间的关系；最后获得的3个星敏感器基准镜之间的关系获得三个星敏感器坐标系之间的关系，从而实现对星敏感器探头组合体光轴指向的标定。
文档编号G01C25/00GK102538825SQ20111046095
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘婧, 刘达, 卢欣, 张丽华, 李春江, 李春艳, 李晓, 梁潇, 王东宁, 王京海, 钟红军 申请人:北京控制工程研究所