一种星用半球谐振陀螺组合指标体系测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种星用半球谐振陀螺组合指标体系测量方法，其步骤包括：利用基准面翻动工装来测量单个陀螺的性能指标；利用三轴速率转台来测量半球谐振陀螺组合的输出数据；计算陀螺的安装角偏差。本发明消除地速对标定误差的影响，避免了繁琐的计算，解决了星用三正交一斜装陀螺组合的精度标定问题，提高姿控系统的姿态控制精度。
【专利说明】一种星用半球谐振陀螺组合指标体系测量方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及卫星姿态控制技术，尤其是卫星姿态控制地面测试技术，具体地说是用于卫星的半球谐振陀螺组合测量方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]半球谐振陀螺组合是卫星姿轨控分系统的重要敏感器件，用于敏感卫星星体的惯性角速度，输出其在星体坐标系上的分量，为卫星各个工作模式和飞行阶段提供连续的三轴惯性角速度信息。陀螺组合的测量方法主要分两个层次，一是对单个陀螺的技术指标的测量，二是对陀螺在组合中安装位置偏角的测量。现有常规的陀螺组合中，陀螺在组合中的安装与陀螺组合的敏感轴相一致，因此可以通过直接翻动陀螺组合的方式使得陀螺的输出轴与转台的输入轴平行。随着半球谐振陀螺组合安装方式改变成三正交一斜装的安装方式，因此，现有的测量方法已不适用，同时，在常规的对陀螺组合安装偏角测量的方法上，由于忽略了地球自转角 速度的影响，因而在测量星用陀螺组合时存在一定的偏差。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种星用半球谐振陀螺组合指标体系测量方法，它能够测量出单个陀螺仪在陀螺组合中的安装角偏差，能够便于卫星姿轨控计算机解算星体的转动角速度，并对组合陀螺仪的输出零位进行修正。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的一种星用半球谐振陀螺组合指标体系测量方法，其包括如下步骤:
步骤一，利用基准面翻动工装，来测量单个陀螺
以基准面翻动工装的底面为基准，将置有三正交一斜装陀螺仪的陀螺组合安装到基准面翻动工装的斜面上，使安装在斜面上的一单个陀螺与水平面处于垂直状态；
步骤二，测量单个陀螺性能指标
1)被测的单个陀螺的轴线必需与水平面处于垂直状态；
2)测量安装在斜面上一单个陀螺仪的性能指标；
3)翻动基准面翻动工装的两个侧面、一个底面，使其余三个被测单个陀螺的轴线与水平面处于垂直状态；
4)每翻动基准面翻动工装一次，对单个陀螺性能指标测量一次。
[0008]步骤三，利用三轴速率转台，来测量半球谐振陀螺组合
I)测量陀螺组合的输出数据
将陀螺组合的仪器坐标系的三个轴与三轴速率转台三个轴平行，转台三个轴在设定位置范围内进行匀速转动，测量陀螺组合在转台顺时针和逆时针转动的输出数据；
2)计算陀螺的安装角偏差
根据输出数据进行计算，得到各个陀螺的安装角偏差。通过测量组合三个轴在固定正负角速度下的输出数据，以及陀螺仪的安装偏角与组合轴夹角的单位向量的余弦平方和为1，陀螺输出在敏感轴上的分量关系，解算陀螺仪的安装角偏差。
[0009]本发明采用的方法，其优点和有益效果是:
能够回避了地球自转角速度的影响，避免了繁琐的计算，有效的提高了陀螺仪安装误差的标定精度，能够提升卫星姿轨控系统对姿态角速度的测量精度，从而提高姿控系统的姿态控制精度。
[0010]
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明利用的基准面翻动工装不意图；
图2是本发明陀螺安装角偏差测量的转台转动位置示意图。
[0012]图中，减重孔11、斜面22、减重孔33、侧面44。
[0013]
【具体实施方式】
[0014]以下将结合附图和实施例对本发明的方法步骤作进一步说明。
[0015]步骤一，利用基准面翻动工装，来测量单个陀螺 如图1所示，是本发明利用的基准面翻动工装示意图，
以基准面翻动工装的底面为基准，将置有三正交一斜装陀螺仪的陀螺组合安装到基准面翻动工装的斜面22上，使安装在斜面22上的一单个陀螺与水平面处于垂直状态；步骤二，测量单个陀螺性能指标
1)被测的单个陀螺的轴线必需与水平面处于垂直状态；
2)测量安装在斜面上一单个陀螺的性能指标；
3)翻动基准面翻动工装的两个侧面44、一个底面，使其余三个被测单个陀螺的轴线与水平面处于垂直状态；
4)每翻动基准面翻动工装一次，对单个陀螺性能指标测量一次；
步骤三，利用三轴速率转台，来测量半球谐振陀螺组合
将陀螺组合固定在速率转台上，通过调整转台内环中环的位置，使组合XsTfZf三轴分别与水平垂直，转动转台外环，分别对陀螺组合】％YfZif轴输入±2° /s的角
速度，对陀螺组合进行测试。
[0016]1)测量陀螺组合的输出数据
将陀螺组合的仪器坐标系的三个轴与三轴速率转台三个轴平行，转台三个轴在设定位置范围内进行匀速转动，测量陀螺组合在转台顺时针和逆时针转动的输出数据；
组合xS轴与水平面垂直，转台外环归零，然后逆时针转动-P角-60°，停在P2位置；
转台以+_ (2° /s)转动，转到角(-30°，P2位置)时开始记录陀螺输出数据，转到α角(30°，P4位置)停止记录，采样时间周期为100ms;
2)计算陀螺的安装角偏差
根据输出数据进行计算，得到各个陀螺的安装角偏差。
[0017]将四个陀螺1、2、3、和4得到的脉冲数除以积分时间，得到的相应的数据记录为
, ?2?+ , ^ir+ , ?+κ+ ；
式中，%+ ,为三正交一斜装的4只陀螺在陀螺组合X轴有正向角速度
输入时的输出值；
同理，陀螺组合从Pl开始转动，记录组合经过Ρ4到Ρ5位置的陀螺输出值，处理后得到
= (%+ %-) / 2 , i = 1,2,3,4 ；
同理，可得到％和^ ；
同时，陀螺的输出(? , 和有如下关系:
=jTki α^- ^Φ jTki ^φ?
其中，: = 1,2,3,4 ； j = XXZ ;%为陀螺仪i到组合j轴的夹角的余弦；与为陀螺仪i的标度因数。
[0018]由于陀螺的安装偏角与组合XfY1Zg夹角的余弦的平方和为1，即可解出％。
[0019]以陀螺仪I与组合XsYgA轴的安装偏角为例,过程如下:
1.陀螺输出~=h*α1χ *ωχ ^kx *αχν ^kl；
2.分别给组合输入角速度土，土和土
3.按上述试验方法及数据处理方法得到下式:
【权利要求】
1.一种星用半球谐振陀螺组合指标体系测量方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一，利用基准面翻动工装，来测量单个陀螺 以基准面翻动工装的底面为基准，将置有三正交一斜装陀螺仪的组合安装到基准面翻动工装的斜面上，使安装在斜面上的一单个陀螺与水平面处于垂直状态； 步骤二，测量单个陀螺性能指标 1)被测的单个陀螺的轴线必需与水平面处于垂直状态； 2)测量安装在斜面上一单个陀螺性能指标； 3)翻动基准面翻动工装的两个侧面、一个底面，使其余三个被测单个陀螺的轴线与水平面处于垂直状态； 4)每翻动基准面翻动工装一次，对单个陀螺性能指标测量一次； 步骤三，利用三轴速率转台，来测量半球谐振陀螺组合 1)测量陀螺组合的输出数据 将陀螺组合的仪器坐标系的三个轴与三轴速率转台三个轴平行，转台三个轴在设定位置范围内进行匀速转动，测量陀螺组合在转台顺时针和逆时针转动的输出数据； 2)计算陀螺的安装角偏差 根据输出数据进行计算，得到各个陀螺的安装角偏差。
2.根据权利要求1所述的星用半球谐振陀螺组合指标体系测量方法，其特征在于:所述的步骤三中，测量陀螺组合中陀螺的安装角偏差时利用了单位向量方向余弦的平方和为I的性质。
【文档编号】G01C25/00GK104034347SQ201310069428
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月5日 优先权日:2013年3月5日
【发明者】荣义杰, 齐轶楠, 张强, 蔡雄, 赵万良, 孙兰 申请人:上海新跃仪表厂