专利名称：一种测量星上有效载荷三轴角位移高频微振动的方法
技术领域：
本发明涉及星上三轴角位移高频微振动的测量方法，适用于星上有效载荷三轴 角位移高频(超出卫星控制系统带宽的频率，通常大于几十赫兹)、微振动(角秒级以 下)的测量方法，属于航天器高精度高稳定度姿态控制技术领域。
背景技术：
大型复杂卫星，诸如以0.1m甚高分辨率对地观测和1 10000立体测绘为代表 的复杂卫星，是多功能、高性能大型系统。这些复杂卫星往往呈现典型的大型多体挠性 空间结构，主要表现在多功能和高性能要求有效载荷的比重不断增加，而中心结构、 天线、太阳帆板等公用舱必将轻型化，因此必须将其作为挠性多体结构卫星。另一方 面，这些复杂卫星又迫切要求实现甚高精度姿态控制，以满足卫星甚高分辨率对地观测 和测绘的要求。航天器上的动量轮、控制力矩陀螺、反作用喷气装置等运动部件又会不同程度 地使航天器平台产生抖动，引起精密的光学敏感器件和观测载荷的性能指标大幅降低， 如成像质量大幅降低甚至失去观测目标等。因此，需要对有效载荷高频微振动信息进行 测量和评估。然而，由于星上活动部件的存在，例如高旋转的动量轮和控制力矩陀螺、帆板 驱动机构等，极有可能引发星体和有效载荷处的高频抖动，因而严重影响有效载荷的工 作性能。因此，研究星上高频抖动测量方法，进而实现星上高频抖动的控制，对于卫星 甚高分辨率对地观测和测绘有着重要意义。美国太阳动力学观测卫星(SDO)，通过建立执行部件模型、星体有限元模型和 抖动传播模型；利用数学仿真，计算了星体的振动量水平为两个有效载荷处的振动量是 0.047"和0.053"。美国静止轨道气象卫星GOES-N，在轨测试了动量轮在不同转速下 的抖动角速度；三轴的抖动角速度采用高带宽的惯性器件(AVS，800Hz)测量；抖动敏 感器直接安装在有效载荷基座上；通过数据处理，得到抖动角速度的幅度和频率分布。 日本高级陆地观测卫星ALOS直接测量星上抖动角度；采用基于磁流体动力学的高带宽 (2Hz-500Hz)抖动敏感器(ADS)；安装在光学敏感器基座上；实现了 10_6deg量级抖 动角度的在轨测量。从目前国外技术进展看，这些方法主要采用直接测量抖动角位移信 号，但对于星上角位移微振动(角秒级以下)，其特点是幅值小，频率高，因此直接测量 难度大，代价高。目前，国内在轨卫星的姿态测量敏感器(星敏、陀螺等)由于灵敏度和带宽的限 制，还无法测量姿态振动量信息。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种实现星上光学相机 等有效载荷三轴角位移高频微振动的测量方法。
本发明的技术解决方案是一种测量星上有效载荷三轴角位移高频微振动的方 法，通过以下步骤实现
第一步，安装三轴加速度计组件
三轴加速度计组件安装在有效载荷的安装支架平台上，即在有效载荷的前后两 个表面各安装一套三轴加速度计组件，每套三轴加速度计组件包括三个用来测量有效载 荷三个轴振动量的加速度计，三个加速度计的敏感轴两两正交于一点，测量有效载荷同 一方向振动的两个加速度计敏感轴相互平行，即两套三轴加速度计组件中加速度计的敏 感轴两两平行，加速度计敏感轴交点的连线与有效载荷的中心轴平行；
第二步，采集第一步中加速度计的测量得到的有效载荷前后两个平面的线加速 度信号，利用公式(1)得到有效载荷的角加速度a⑴，
权利要求
1. 一种测量星上有效载荷三轴角位移高频微振动的方法，其特征在于通过以下步骤 实现第一步，安装三轴加速度计组件三轴加速度计组件安装在有效载荷的安装支架平台上，即在有效载荷的前后两个表 面各安装一套三轴加速度计组件，每套三轴加速度计组件包括三个用来测量有效载荷三 个轴振动量的加速度计，三个加速度计的敏感轴两两正交于一点，测量有效载荷同一方 向振动的两个加速度计敏感轴相互平行，即两套三轴加速度计组件中加速度计的敏感轴 两两平行，加速度计敏感轴交点的连线与有效载荷的中心轴平行；第二步，采集第一步中加速度计的测量得到的有效载荷前后两个平面的线加速度信 号，利用公式(1)得到有效载荷的角加速度a ω，
全文摘要
一种测量星上有效载荷三轴角位移高频微振动的方法，本发明通过测量线加速度，利用了高频信号经过两次积分后产生的放大效应，从而以较低代价实现高精度测量，分析表明，对于50Hz幅值为10-6度的角位移，在1m测量基线的情况下，采用10-4g精度的加速度计即可，大大降低了仪器了精度，降低了测量成本；本发明提供了整段时间、时间窗口内两个前提下振动量的测量方法。
文档编号G01H17/00GK102023051SQ20101029796
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者刘一武, 张勇智, 张芸香, 杨孟飞, 牟小刚, 黎康 申请人:北京控制工程研究所