一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法技术方案

本发明专利技术公开了一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，用于检测空间遥感器次镜相对于空间遥感器主镜的角度变化，包括如下步骤：在待测空间遥感器的主镜和次镜上分别安装平面反射镜；将待测空间遥感器置于干涉仪前，启动干涉仪进行调试；调节待测空间遥感器的角度；架设经纬仪；利用经纬仪进行测量并记录数据；根据数据计算次镜法线与主镜法线的夹角。本发明专利技术通过引入干涉仪辅助进行角度测量，实现了在提升角度测量精度的前提下同时确保测量范围，弥补了传统高精度角度测量方法测量精度不够或者精度提升后角度测量范围不够的缺陷。

A high precision angle measuring method in the alignment process of coaxial reflex system

The invention discloses a high precision angle measuring method in the process of installing the coaxial reflective system, which is used to detect the angle change of the secondary mirror of the spatial remote sensor relative to the main mirror of the space remote sensor, including the following steps: the plane reflector is installed on the main mirror and the secondary mirror of the space remote sensor, and the space remote sensor is placed in the interferometer. Before the instrument, the starting interferometer is debugged, the angle of the remote sensor is adjusted, the theodolite is set up, the theodolite is used to measure and record the data, and the angle between the secondary mirror normal and the main mirror is calculated according to the data. By introducing an interferometer to measure the angle of angle, the measuring range is ensured at the same time on the premise of the measurement precision of the lifting angle, which makes up for the defect that the precision of the traditional high precision angle measurement method is not enough or the angle measurement range is not enough after the precision is raised.

【技术实现步骤摘要】
一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法
本专利技术涉及一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，属于遥感器镜头光学装调测试

技术介绍
随着航天遥感器对高分辨率的追求，近年来长焦距的同轴反射式系统在遥感器设计中被频繁应用。在该类系统的镜头装调过程中，各个光学元件的偏心及倾斜量是需要监控的关键，而其中又以次镜最为敏感，通常0.01°的角度倾斜都会对系统的传函值造成影响。与此同时，由于结构上为了减少次镜支撑结构对主镜的遮拦面积，次镜组件的支撑方式通常采用的悬杆支撑形的形式，这就导致次镜组件的稳定性更加难以得到保证。为了更好地确保装调精度，防止次镜组件在力学试验过程中出现偏转，就需要一种高精度的角度测量手段对试验前后状态进行检测。当前高精度的角度测量手段主要是采用经纬仪测量，单台经纬仪的重复精度很高，其测量误差范围一般在±0.5”左右，但是在测量两个相距较远的镜面夹角时，一般需要使用到两台或多台经纬仪进行组合测量。这个过程中通常是以其中的一台经纬仪作为参考坐标系，其他的经纬仪通过与作为参考的经纬仪对瞄，从而建立起相应角度关系。而经纬仪的对瞄精度误差范围一般只能控制在±5”左右，这个精度在应对大多数的夹角测量都能够达到要求，但是仍旧无法满足一些高精度测试的要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，通过引入干涉仪辅助进行角度测量，实现了在提升角度测量精度的前提下同时确保测量范围，弥补了传统高精度角度测量方法测量精度不够或者精度提升后角度测量范围不够的缺陷。本专利技术的技术解决方案是：一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，用于检测空间遥感器次镜相对于空间遥感器主镜的角度变化，包括如下步骤：S1，在待测空间遥感器的主镜和次镜上分别安装平面反射镜；S2，将待测空间遥感器置于干涉仪前，启动干涉仪进行调试；S3，调节待测空间遥感器的角度；S4，架设经纬仪；S5，利用经纬仪进行测量并记录数据；S6，根据数据计算次镜法线与主镜法线的夹角。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S1中，主镜镜框上固定安装平面反射镜并涂覆螺纹胶；次镜支撑架上固定安装平面反射镜并涂覆螺纹胶。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S1中，平面反射镜的直径设为100mm。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S2中，根据干涉仪出射光线调整待测空间遥感器，使主镜和次镜上的平面反射镜均位于干涉仪出射光线的范围之内。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S3中，还包括如下具体步骤：S3.1，将经纬仪置于主镜的平面反射镜前，根据电子水泡调节经纬仪至水平，使经纬仪自准直于主镜的平面反射镜，记录此时俯仰角读数V；S3.2，将干涉仪出射光线亮度调整至干涉仪出射光线最大亮度的10％，再利用经纬仪测量干涉仪出射光线的出射角度，记录此时俯仰角读数V0；S3.3，调节待测空间遥感器的俯仰角，直至V＝V0；S3.4，切换干涉仪至Align模式，水平转动待测空间遥感器，直至主镜的平面反射镜光点出现在干涉仪视场内；S3.5，调节待测空间遥感器的倾角，使上述光点位于干涉仪视场中心；切换干涉仪至干涉条纹图模式，再通过微调待测空间遥感器倾角使干涉条纹图处于零条纹状态。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S4中，调节经纬仪支架高度，使经纬仪置于次镜的平面反射镜和干涉仪之间，并调节经纬仪至水平。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S5中，使经纬仪自准直于干涉仪出射光线，记录此时经纬仪的水平角H1和竖直角V1；再使经纬仪自准直于次镜的平面反射镜，记录此时经纬仪的水平角H2和竖直角V2。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S6中，以经纬仪的(0°，90°)，(270°，90°)方向分别为+X和+Y轴，根据右手定则建立空间直角坐标系；假设经纬仪自准于空间某方向P，经纬仪的水平角和竖直角分别为H和V，P点的空间向量分量在空间直角坐标系中表示为：x＝sinVcosHy＝-sinVsinHz＝cosV根据上式将经纬仪自准直于干涉仪方向的空间向量表示为P1(x1,y1,z1)，并将经纬仪自准直于次镜的平面反射镜方向的空间向量表示为P2(x2,y2,z2)，设两个向量的空间夹角为θ，则有：cosθ＝cosV1·cosV2+sinV1·sinV2·cos(H2-H1)根据上式计算两向量间的空间夹角，反复测量数次后，取平均值得出次镜相对干涉仪出射光线的倾斜角度；该倾斜角度即为次镜法线与主镜法线的夹角。在上述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法中，所述S6中，空间直角坐标系的Z轴正方向竖直向上，此时X轴正方向为经纬仪的零位。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：【1】本专利技术的测角方法切实可行，在很大程度上提升测角的精度，解决了多台经纬仪对瞄时带入测量误差的问题。该方法的测量误差，主要为单台经纬仪自准直时所带来的误差，约为±0.5″，测量精度远高于传统多台经纬仪测角方法(经纬仪对瞄误差约为±5″)。【2】本专利技术通过检测相机力学试验前后状态变化，能够准确地排除次镜支撑三杆稳定性问题，已经成功地指导装调了多台高分辨率对地观测相机，通过该检测手段预先验证次镜组件支撑结构的稳定性，确保镜头在实际装调过程中不出现反复装调，很大程度上缩短了装调周期。【3】本专利技术逻辑通顺、思路清晰、设计合理，易于工程实现；实际操作过程安全稳定，既减轻了工作人员的操作负担，又大幅降低了操作成本，市场应用前景非常广阔。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的流程图图2为平面反射镜安装示意图图3为干涉仪调试示意图图4为经纬仪架设示意图图5为建系示意图其中：1平面反射镜；2干涉仪；3经纬仪；具体实施方式为使本专利技术的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本专利技术作进一步描述：如图1所示，一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，用于检测空间遥感器次镜相对于空间遥感器主镜的角度变化，包括如下步骤：S1，在待测空间遥感器的主镜和次镜上分别安装平面反射镜1；S2，将待测空间遥感器置于干涉仪2前，启动干涉仪2进行调试；S3，调节待测空间遥感器的角度；S4，架设经纬仪3；S5，利用经纬仪3进行测量并记录数据；S6，根据数据计算次镜法线与主镜法线的夹角。如图2所示，优选的，所述S1中，主镜镜框上固定安装平面反射镜1并涂覆螺纹胶；次镜支撑架上固定安装平面反射镜1并涂覆螺纹胶。优选的，所述S1中，平面反射镜1的直径设为1mm。如图3所示，优选的，所述S2中，根据干涉仪2出射光线调整待测空间遥感器，使主镜和次镜上的平面反射镜1均位于干涉仪2出射光线的范围之内。优选的，所述S3中，还包括如下具体步骤：S3.1，将经纬仪3置于主镜的平面反射镜1前，根据电子水泡调节经纬仪3至水平，使经纬仪3自准直于主镜的平面反射镜1，记录此时俯仰角读数V；S3.2，将干涉仪2出射光线亮度调整至干涉仪2出射光线最大亮度的1％，再利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，用于检测空间遥感器次镜相对于空间遥感器主镜的角度变化，其特征在于：包括如下步骤：S1，在待测空间遥感器的主镜和次镜上分别安装平面反射镜(1)；S2，将待测空间遥感器置于干涉仪(2)前，启动干涉仪(2)进行调试；S3，调节待测空间遥感器的角度；S4，架设经纬仪(3)；S5，利用经纬仪(3)进行测量并记录数据；S6，根据数据计算次镜法线与主镜法线的夹角。

【技术特征摘要】
1.一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，用于检测空间遥感器次镜相对于空间遥感器主镜的角度变化，其特征在于：包括如下步骤：S1，在待测空间遥感器的主镜和次镜上分别安装平面反射镜(1)；S2，将待测空间遥感器置于干涉仪(2)前，启动干涉仪(2)进行调试；S3，调节待测空间遥感器的角度；S4，架设经纬仪(3)；S5，利用经纬仪(3)进行测量并记录数据；S6，根据数据计算次镜法线与主镜法线的夹角。2.根据权利要求1所述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，其特征在于：所述S1中，主镜镜框上固定安装平面反射镜(1)并涂覆螺纹胶；次镜支撑架上固定安装平面反射镜(1)并涂覆螺纹胶。3.根据权利要求2所述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，其特征在于：所述S1中，平面反射镜(1)的直径设为100mm。4.根据权利要求1所述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，其特征在于：所述S2中，根据干涉仪(2)出射光线调整待测空间遥感器，使主镜和次镜上的平面反射镜(1)均位于干涉仪(2)出射光线的范围之内。5.根据权利要求1所述的一种共轴反射式系统装调过程中高精度测角方法，其特征在于：所述S3中，还包括如下具体步骤：S3.1，将经纬仪(3)置于主镜的平面反射镜(1)前，根据电子水泡调节经纬仪(3)至水平，使经纬仪(3)自准直于主镜的平面反射镜(1)，记录此时俯仰角读数V；S3.2，将干涉仪(2)出射光线亮度调整至干涉仪(2)出射光线最大亮度的10％，再利用经纬仪(3)测量干涉仪(2)出射光线的出射角度，记录此时俯仰角读数V0；S3.3，调节待测空间遥感器的俯仰角，直至V＝V0；S3.4，切换干涉仪(2)至Align模式，水平转动待测空间遥感器，直至主镜的平面反射镜(1)光点出现在干涉仪(2)视场内；S3.5，调节待测空间遥感器的倾角，使上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳夷，李斌，王海超，霍腾飞，贾馨，刘大礼，岳鹏远，陆玉婷，范龙飞，陈宗，王向东，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11