陳雅璐 李志慧 李強 楊凱

(上海衛(wèi)星裝備研究所,上海 200240)

隨著一系列高分辨率遙感衛(wèi)星發(fā)射成功,民用遙感衛(wèi)星已進入“高分”時代,這意味著深空精確測量和地面微小物體定位能力的上升。精密星上載荷能到達的技術(shù)指標(biāo),主要依賴于硬件先進程度和安裝角度標(biāo)校[1-2],而單機安裝角度和定位精度是可以在地面上利用高精度衛(wèi)星地面測角技術(shù)進行全方面監(jiān)測與控制的[3]。如果能在地面實現(xiàn)單機角度的精確測量[4-5],就能為單機裝配調(diào)試提供最接近真實值的基準(zhǔn),保證地面安裝精度,從而確保單機在軌道運行的實際工作能力。

當(dāng)前國內(nèi)衛(wèi)星研制過程中,衛(wèi)星裝配部門主要是通過經(jīng)緯儀或自準(zhǔn)直儀聯(lián)機建站測量的方法,保證地面安裝精度[6]。通過在不同位置上使用多臺儀器同時測量待測目標(biāo),記錄在各儀器坐標(biāo)系下待測目標(biāo)的空間角度數(shù)據(jù),輔以軟件運算,獲得待測目標(biāo)在某一特定坐標(biāo)系下的空間角度數(shù)據(jù)。隨著衛(wèi)星地面測角系統(tǒng)精度的大幅提高,其對環(huán)境因素的敏感程度也急劇上升,工作期間的設(shè)備發(fā)熱現(xiàn)象和總裝廠房空調(diào)的控溫偏差會造成周圍環(huán)境溫度場變化,引起機械結(jié)構(gòu)耦合熱變形,導(dǎo)致測角誤差隨工作時長不斷累積。環(huán)境溫度變化造成的“測不準(zhǔn)”現(xiàn)象已無法忽略,目前已對此開展了多項研究。文獻[7]中分析了慣性測量系統(tǒng)在陸地使用、航空使用2種工況下的定位精度影響因素。文獻[8]中采用高階高斯-馬爾可夫模型描述工程熱力場對系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)變形的影響。文獻[9]中采用傾角傳感器評估支撐平臺變形情況,通過插值法計算平臺變形量對光電設(shè)備測角的影響,實現(xiàn)對支撐平臺變形帶來的最大142″測角誤差的有效補償。另外,光學(xué)儀器設(shè)計手冊中指出:減小溫度變化造成的支撐結(jié)構(gòu)熱變形、空氣介質(zhì)折射效應(yīng)及光管本體變形,有利于減小反射像點在CCD 分化板上的坐標(biāo)變化,有利于提高示值穩(wěn)定性[10-11]。上述研究主要針對高精度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變形的影響因素和作用機理,而如何補償結(jié)構(gòu)變形引起的測角誤差缺乏深入探討,國內(nèi)在環(huán)境溫度引起測角誤差的補償方法研究方面起步較晚,技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱。

本文提出一種衛(wèi)星AIT 過程中的環(huán)境溫度引起測角誤差補償方法,通過構(gòu)建電子水平儀轉(zhuǎn)動物理模型,實時解算準(zhǔn)直裝置和基準(zhǔn)鏡裝置在任意轉(zhuǎn)角位置的角度誤差,應(yīng)用于衛(wèi)星地面測角的角度傳遞模型修正,以提高衛(wèi)星AIT 測角過程的系統(tǒng)測角精度和示值穩(wěn)定性。

1 系統(tǒng)測量原理

衛(wèi)星地面測角是指采用以被測目標(biāo)安裝面的法線方向來確定被測目標(biāo)位置偏向的方法實現(xiàn)對殼體結(jié)構(gòu)精度和星上儀器設(shè)備安裝精度的測量,以檢測衛(wèi)星及其設(shè)備的安裝角度,以期盡早發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的總裝問題或技術(shù)設(shè)計問題。衛(wèi)星高精度自動測角系統(tǒng)采用光電自準(zhǔn)直儀,在高精度2軸轉(zhuǎn)臺、雙軸電子水平儀及數(shù)控定位機構(gòu)的支撐下,形成一套全位置衛(wèi)星自動測角系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過聯(lián)站測量、大地基準(zhǔn)構(gòu)建、環(huán)境誤差補償?shù)燃夹g(shù)完成被測目標(biāo)的角度辨識與數(shù)據(jù)顯示。

1.1 自準(zhǔn)直儀測角法

自準(zhǔn)直儀測角法可實現(xiàn)高精度、小角度測量,目前測量不確定度可達±0.01″,與測量范圍相當(dāng)?shù)慕?jīng)緯儀相比,精度提升了一個數(shù)量級,其測角原理如圖1所示。

圖1 自準(zhǔn)直測角原理示意Fig.1 Schematic diagram of auto-collimation angle measurement principle

光電自準(zhǔn)直儀由光源、分劃板、分光棱鏡、物鏡和CCD 陣列構(gòu)成。分劃板位于物鏡的焦面上,光源發(fā)出的光照到分劃板,通過分劃板上狹縫的光線經(jīng)物鏡形成平行光出射;出射的平行光線經(jīng)被測目標(biāo)反射后返回并在CCD 陣列靶面上成像;通過電路處理可以給出發(fā)射光線在靶面上的準(zhǔn)確位置。當(dāng)準(zhǔn)直光線與被測目標(biāo)法線方向重合時,光線按原路返回,此時返回光線在光電探測器上所成的像的中心O標(biāo)定為系統(tǒng)零位。設(shè)平面反射鏡法線方向與準(zhǔn)直光線的夾角為α,反射光線經(jīng)準(zhǔn)直物鏡后與主光軸所夾角為2α,此時返回光線所成的像的中心O 與系統(tǒng)零位相差距離為ΔL,物鏡焦距為f,根據(jù)幾何光學(xué)的基本原理可得

當(dāng)α 很小時,2α ≈tan(2α),代入式(2),可得

由此可見,通過對光電探測器靶面上的圖像信號進行處理,精確計算出像點中心距離零位的偏移量,即可獲得平面鏡法線方向與準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)主光軸的夾角。

1.2 聯(lián)機建站工作模式

如圖2所示,目前使用的衛(wèi)星地面測角系統(tǒng)包括準(zhǔn)直測量分系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)和伺服控制分系統(tǒng)。準(zhǔn)直測量分系統(tǒng)包括1臺準(zhǔn)直裝置(2維精密轉(zhuǎn)臺上安裝光電自準(zhǔn)直儀、電子水平儀)和2臺基準(zhǔn)鏡裝置(2維精密轉(zhuǎn)臺上安裝基準(zhǔn)反射鏡、電子水平儀)。其中:2 維精密轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)自準(zhǔn)直儀繞方位軸、俯仰軸的轉(zhuǎn)動,便于自準(zhǔn)直儀與基準(zhǔn)鏡、自準(zhǔn)直儀與被測鏡之間互瞄成像。機械結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)包括環(huán)形轉(zhuǎn)臺、豎直立架、基準(zhǔn)鏡裝置、衛(wèi)星停放臺等。準(zhǔn)直裝置安裝在豎直立架的水平平臺上,環(huán)形轉(zhuǎn)臺與豎直立架是一體結(jié)構(gòu),環(huán)形轉(zhuǎn)臺可搭載準(zhǔn)直裝置繞衛(wèi)星停放臺中心進行轉(zhuǎn)動運動,豎直立架進行豎直方向的直線運動,實現(xiàn)準(zhǔn)直裝置的全位置覆蓋。伺服控制分系統(tǒng)包括伺服電機、位置和速度傳感器、控制電路、算法軟件等。

圖2 測角系統(tǒng)組成Fig.2 Composition of angle measurement system

聯(lián)機建站工作過程如圖3所示。測量前,需要對測量場進行標(biāo)定,獲得準(zhǔn)直裝置和基準(zhǔn)鏡裝置空間位置、角度等信息。測量過程中,系統(tǒng)獲取到被測目標(biāo)的指令信息,驅(qū)動機械框架子系統(tǒng)進行水平轉(zhuǎn)動和豎直運動,等待準(zhǔn)直裝置中2維精密轉(zhuǎn)臺的俯仰、方位方向運動到位,靜置后取值,獲得被測目標(biāo)相對于自準(zhǔn)直儀的角度信息。下一步,系統(tǒng)獲取到準(zhǔn)直基準(zhǔn)的信息,準(zhǔn)直裝置繼續(xù)運動,到位瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)鏡后取值,獲得基準(zhǔn)鏡相對于自準(zhǔn)直儀的角度信息。所有待測目標(biāo)測量完成后,通過坐標(biāo)變換獲得任意待測目標(biāo)相對于指定的星上基準(zhǔn)的矢量夾角信息。

圖3 聯(lián)機建站工作過程Fig.3 Working process of online site construction

2 環(huán)境溫度誤差

2.1 系統(tǒng)誤差產(chǎn)生機理

根據(jù)聯(lián)機建站工作模式,下面進行詳細的誤差要素分析。工作過程中讀取的參數(shù)有:被測目標(biāo)鏡在自準(zhǔn)直儀中的讀數(shù)、基準(zhǔn)鏡在自準(zhǔn)直儀中的讀數(shù)、準(zhǔn)直裝置中2維精密轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過的角度、基準(zhǔn)鏡裝置中2維精密轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過的角度、環(huán)形轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、豎直立架直線位移等。從參數(shù)來源來看,測角系統(tǒng)誤差主要由準(zhǔn)直測量分系統(tǒng)瞄準(zhǔn)誤差和機械結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)定位誤差組成,如圖4所示。準(zhǔn)直測量分系統(tǒng)瞄準(zhǔn)誤差主要包括:儀器成像誤差、準(zhǔn)直目標(biāo)時的光軸一致性誤差和氣流導(dǎo)致的光斑抖動偏差。機械結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)定位誤差主要包括:2維精密轉(zhuǎn)臺制造時產(chǎn)生的幾何誤差、裝配時產(chǎn)生的軸系誤差、作為儀器搭載平臺的機械結(jié)構(gòu)熱變形誤差、受迫振動誤差及變形誤差導(dǎo)致的坐標(biāo)變換誤差。當(dāng)環(huán)境溫度變化時,作為搭載平臺的機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱變形,固連其上的準(zhǔn)直裝置和基準(zhǔn)鏡裝置的中心軸隨之傾斜,瞄準(zhǔn)采樣過程中設(shè)備繞中心軸的轉(zhuǎn)動軌跡也一同傾斜。當(dāng)前采用的角度測量傳遞算法中往往忽略熱變形的影響,認為各處設(shè)備轉(zhuǎn)動軌跡與理想水平面重合,但設(shè)備實際轉(zhuǎn)動軌跡平面與理想水平面之間存在一定的夾角,從而引入了環(huán)境溫度誤差。

圖4 系統(tǒng)誤差要素分析Fig.4 Analysis of systematic error elements

2.2 誤差實測辨識

為獲得環(huán)境溫度誤差的真實量級,以投入使用的衛(wèi)星高精度自動測角系統(tǒng)為研究對象,將總裝廠房溫度從20℃調(diào)整到25℃,人為制造5℃的溫升,監(jiān)測4 h內(nèi)該系統(tǒng)測量同一靜止棱鏡的水平方位角(Xatc方向)、豎直俯仰角(Yatc方向)的角度輸出結(jié)果,觀察輸出結(jié)果與環(huán)境溫度曲線。當(dāng)溫度從20℃上升至25℃時,Xatc方向與Yatc方向的輸出數(shù)據(jù)見圖5。

圖5 輸出結(jié)果-溫度變化曲線Fig.5 Measured results of temperature variations

圖5中數(shù)據(jù)的漂移部分,由環(huán)境溫度變化引起的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱變形誤差與準(zhǔn)直儀器自身溫漂組成。隨著長時間工作元件發(fā)熱,透鏡表面的半徑、厚度、透鏡間的空氣間隔、光學(xué)材料及周圍空氣的折射率、組件的實際尺寸都會發(fā)生相應(yīng)的變化,即產(chǎn)生內(nèi)部光路變形,由于自準(zhǔn)直儀方位和俯仰測角光路結(jié)構(gòu)相同,內(nèi)部光路變形造成的方位角與俯仰角溫漂應(yīng)該相同,但試驗觀察到的現(xiàn)象是Yatc方向漂移現(xiàn)象遠超Xatc方向?？梢哉J為,環(huán)境溫度變化引起的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱變形誤差引起的誤差遠大于光電儀器自身溫漂,分離出的環(huán)境溫度誤差約為9″。

3 環(huán)境溫度誤差補償方法

根據(jù)環(huán)境溫度誤差產(chǎn)生原理,它是由瞄準(zhǔn)采樣過程中設(shè)備繞中心軸的轉(zhuǎn)動軌跡與理想水平面不重合造成的,因此應(yīng)設(shè)法獲得轉(zhuǎn)動軌跡平面與理想水平面之間的實時偏角,從而對環(huán)境溫度誤差進行補償。本文設(shè)計的補償方法是:在衛(wèi)星地面測角系統(tǒng)準(zhǔn)直裝置和基準(zhǔn)鏡裝置的精密2維轉(zhuǎn)臺內(nèi)嵌入安裝雙軸電子水平儀,根據(jù)水平儀轉(zhuǎn)動特性周期性規(guī)律,選取0°,90°,180°,270°作為特征位置,讀取4點水平度并建立方程組,求解實際軌跡平面與理想水平面的最大夾角,實時解算任意位置的實時偏角并建立補償矩陣,最后代入系統(tǒng)角度傳遞模型進行修正,消除此偏角引入的測角誤差,實現(xiàn)環(huán)境溫度誤差的補償,具體流程如圖6所示。

圖6 環(huán)境溫度誤差補償方法流程Fig.6 Flow of environment temperature error compensating method

3.1 水平儀轉(zhuǎn)動特性

如圖7所示,電子水平儀可同時測量平面內(nèi)正交的2個方向的水平傾角,安裝在準(zhǔn)直設(shè)備和基準(zhǔn)鏡設(shè)備上后,隨著設(shè)備的轉(zhuǎn)動作同步運動,轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的電子水平儀讀數(shù)不斷變化。在水平儀轉(zhuǎn)動1周過程中,設(shè)備繞中心軸的轉(zhuǎn)動軌跡與理想水平面之間的實時偏角呈現(xiàn)周期性規(guī)律。根據(jù)幾何關(guān)系,以轉(zhuǎn)動軌跡平面與水平面交線為Y 軸,分別建立轉(zhuǎn)動軌跡平面與水平面坐標(biāo)系,其中,XEOY 面為理想水平面,XROY 面為轉(zhuǎn)動軌跡平面,如圖8所示。

圖7 雙軸電子水平儀Fig.7 Dual-axis electronic level instrument

圖8 兩平面的幾何關(guān)系Fig.8 Geometric relations between two planes

設(shè)轉(zhuǎn)動軌跡平面與理想水平面的夾角達到最大值θmax時對應(yīng)的轉(zhuǎn)臺單位矢量為OA′,OA′在水平面內(nèi)的投影是OA,將OA′轉(zhuǎn)動角度φ至OB′,OB′在水平面內(nèi)的投影是OB,OB 與OB′的夾角為θ。過點B作XE軸的垂線BC,過點B′作XR軸的垂線B′C′。瞬時夾角θ與最大值θmax、轉(zhuǎn)角ψ 的關(guān)系可表示為

因此,只要確定轉(zhuǎn)動軌跡平面和水平面的夾角最大值θmax,以及相對最大偏角位置的轉(zhuǎn)角ψ,就可以獲得任意位置的偏角θ。但是,最大偏角θmax對應(yīng)的位置是未知的,可通過水平儀在2個已知位置的轉(zhuǎn)角和讀數(shù),求解逆函數(shù)得出。

設(shè)水平儀方位角分別轉(zhuǎn)動0°,90°,180°,270°時,XR軸方向讀數(shù)分別為α1,α2,α3,α4,XR軸方向夾角最大值為αmax,Y 軸方向讀數(shù)分別為β1,β2,β3,β4,Y 軸方向夾角最大值為βmax,水平儀安裝面與水平面的XR軸方向、Y 軸方向夾角分別為,δY,可列出方程組為

3.2 角度傳遞模型修正

任意位置偏角表征的是當(dāng)前位置轉(zhuǎn)動軌跡平面與理想水平面之間的夾角,應(yīng)在準(zhǔn)直裝置和基準(zhǔn)鏡裝置每次轉(zhuǎn)動后加入偏角補償,獲得真實角度。因此,在衛(wèi)星地面測角系統(tǒng)的角度傳遞模型中找到所有設(shè)備轉(zhuǎn)動動作,在其后代入補償矩陣,即可補償環(huán)境溫度變化引起的測角誤差,修正后的角度傳遞模型如圖9所示。圖9中:光電自準(zhǔn)直儀固有坐標(biāo)系為像面坐標(biāo)系P,準(zhǔn)直裝置中的2維精密轉(zhuǎn)臺處于零位時的坐標(biāo)系為準(zhǔn)直坐標(biāo)系A(chǔ)0,當(dāng)準(zhǔn)直裝置瞄準(zhǔn)1號基準(zhǔn)鏡裝置時,準(zhǔn)直裝置、1號基準(zhǔn)鏡裝置中的2維精密轉(zhuǎn)臺方位、俯仰均發(fā)生轉(zhuǎn)動,記當(dāng)前位置準(zhǔn)直裝置的坐標(biāo)系為準(zhǔn)直坐標(biāo)系A(chǔ)1,1號基準(zhǔn)鏡裝置的坐標(biāo)系為基準(zhǔn)鏡1坐標(biāo)系M1,當(dāng)1號基準(zhǔn)鏡裝置中的2維精密轉(zhuǎn)臺回零時記為基準(zhǔn)鏡1坐標(biāo)系M0。同理,當(dāng)準(zhǔn)直裝置瞄準(zhǔn)2號基準(zhǔn)鏡裝置時,記當(dāng)前位置2號基準(zhǔn)鏡裝置的坐標(biāo)系為基準(zhǔn)鏡2坐標(biāo)系N1,回零時記為基準(zhǔn)鏡2 坐標(biāo)系N0,記大地坐標(biāo)系為G。假設(shè)待測目標(biāo)棱鏡法線矢量在像面坐標(biāo)系P中的坐標(biāo)為νP,待測目標(biāo)棱鏡法線矢量在大地坐標(biāo)系G中的坐標(biāo)為νG,從像面坐標(biāo)系P轉(zhuǎn)換到準(zhǔn)直坐標(biāo)系A(chǔ)0的變換矩陣為,從準(zhǔn)直坐標(biāo)系A(chǔ)0轉(zhuǎn)換到準(zhǔn)直坐標(biāo)系A(chǔ)1 的變換矩陣為,從準(zhǔn)直坐標(biāo)系A(chǔ)1轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)鏡1坐標(biāo)系M1的變換矩陣為,從基準(zhǔn)鏡1坐標(biāo)系M1轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)鏡1坐標(biāo)系M0的變換矩陣為,從基準(zhǔn)鏡1坐標(biāo)系M0轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)系G 的變換矩陣為。

圖9 修正后的角度傳遞模型Fig.9 Angle transformation model after correction

假設(shè)準(zhǔn)直裝置或基準(zhǔn)鏡裝置中的2維精密轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度ψ 到達預(yù)設(shè)位置,對應(yīng)的溫度誤差補償矩陣記為Ri(ψ),其中,當(dāng)前坐標(biāo)系為準(zhǔn)直坐標(biāo)系A(chǔ)0或A1時,下標(biāo)i寫為A,當(dāng)前坐標(biāo)系為準(zhǔn)直坐標(biāo)系M0或M1時,下標(biāo)i寫為M。RA(0)表示準(zhǔn)直裝置在未發(fā)生轉(zhuǎn)動時的補償矩陣;RA(θ)表示準(zhǔn)直裝置在轉(zhuǎn)動角度θ 后瞄準(zhǔn)被測目標(biāo)的補償矩陣;RA(ψA)表示準(zhǔn)直裝置在轉(zhuǎn)動角度ψA 后瞄準(zhǔn)1號 基準(zhǔn)鏡的補償矩陣;RM(ψM)表示1號基準(zhǔn)鏡裝置轉(zhuǎn)動角度ψM后被準(zhǔn)直裝置瞄準(zhǔn)的補償矩陣;RM(0)表示1號基準(zhǔn)鏡裝置回零的補償矩陣。

4 標(biāo)定試驗驗證

為了驗證基于雙軸電子水平儀轉(zhuǎn)動特性進行的角度傳遞模型修正的有效性,在衛(wèi)星裝配廠房內(nèi)進行標(biāo)定試驗驗證。采用的驗證方法是:以23面體棱鏡工作面夾角為被測目標(biāo),保持周圍安靜,采用空調(diào)系統(tǒng)控溫方式改變環(huán)境溫度,分別采用常規(guī)算法角度傳遞模型和引入補償方法處理的新模型進行測量,通過處理前后測量誤差的對比進行驗證。

4.1 試驗系統(tǒng)

如圖10所示,試驗系統(tǒng)包含熱電偶傳感器、零度控溫器、數(shù)據(jù)采集器、測溫軟件、23 面金屬棱體(靜止被測目標(biāo))、基準(zhǔn)鏡、自準(zhǔn)直儀等設(shè)備。圖11為試驗系統(tǒng)實物圖。

圖10 試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意Fig.10 Experimental system structure diagram

圖11 試驗系統(tǒng)實物Fig.11 Experimental system

4.2 試驗流程

試驗按照以下步驟進行。

(1)將熱電偶傳感器粘貼于豎直立架高位、中位、低位3處,光路靠近自準(zhǔn)直儀處、中間部分、基準(zhǔn)鏡處。

(2)檢測環(huán)境溫度(測量值約為20℃),通過空調(diào)將廠房溫度從20℃升高到25℃,凈化風(fēng)關(guān)閉,打開設(shè)備預(yù)熱。

(3)在空調(diào)開啟的2 h內(nèi),采用常規(guī)算法角度傳遞模型,操作衛(wèi)星高精度自動測角系統(tǒng),使自準(zhǔn)直儀瞄準(zhǔn)23面棱體任一個工作面及其相鄰工作面,測量2個工作面夾角,計算并記錄溫度和測量結(jié)果。

(4)重復(fù)(3)中操作17次。

(5)通過空調(diào)將廠房溫度從25℃降回到20℃,凈化風(fēng)關(guān)閉,溫度均勻后重新升溫至25℃。引入環(huán)境溫度誤差補償矩陣修正角度傳遞模型,操作衛(wèi)星高精度自動測角系統(tǒng),使自準(zhǔn)直儀瞄準(zhǔn)23面體棱鏡任一工作面及其相鄰工作面,測量兩個工作面夾角,計算并記錄溫度和測量結(jié)果。

(6)重復(fù)(5)操作17次。

(7)將測量結(jié)果與棱鏡相鄰工作面夾角的標(biāo)定值比較,并計算測量誤差,記錄在表格中。

4.3 試驗結(jié)果及分析

環(huán)境溫度誤差補償方法處理前后的2組試驗結(jié)果見表1。為了直觀反映試驗結(jié)果,繪制如圖12所示的散點圖。

表1 測角誤差Table 1 Angle measurement errors

圖12 測角誤差對比Fig.12 Comparison of angle measurement errors

由試驗數(shù)據(jù)可知:溫度變化造成的機械結(jié)構(gòu)耦合熱變形現(xiàn)象會引起角度測量值不斷向誤差增大的方向偏移,對測角精度和重復(fù)精度均產(chǎn)生不利影響。對比環(huán)境溫度誤差補償方法處理前后的系統(tǒng)測角誤差可知:在環(huán)境溫度產(chǎn)生5℃溫升時,常規(guī)方法下的測角誤差從2.5″增加到9.6″,增幅約7″;應(yīng)用溫度補償方法后,測角誤差從2.5″增加到3.0″,增幅僅0.5″。這表明:基于雙軸電子水平儀轉(zhuǎn)動特性的溫度補償方法是有效的,該方法將衛(wèi)星高精度測角系統(tǒng)的綜合測角精度從接近10″提高至3″,重復(fù)測量精度提高至1.1″,未來可應(yīng)用于衛(wèi)星裝配測試領(lǐng)域,實現(xiàn)環(huán)境溫度誤差的有效補償和測試結(jié)果的穩(wěn)定輸出,為超高精度的衛(wèi)星AIT 測角過程提供有力支撐。

5 結(jié)束語

針對環(huán)境溫度擾動導(dǎo)致的測角示值波動過大、測角精度無法進一步提高、微小角度甚至無法測量的問題,本文提出一種衛(wèi)星AIT 過程中的環(huán)境溫度誤差補償方法,通過對電子水平儀轉(zhuǎn)動特性的分析,獲得任意轉(zhuǎn)角位置誤差解算方法,可應(yīng)用于新型高精度衛(wèi)星地面測角系統(tǒng),并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成有效性驗證。驗證結(jié)果表明:該方法能將衛(wèi)星地面測角精度提高至3″,重復(fù)精度提高至1.1″,未來可應(yīng)用于衛(wèi)星裝配測試,實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定、自動化的衛(wèi)星地面測試,為超高分辨率遙感衛(wèi)星的研制打下基礎(chǔ)。