星载激光雷达光轴指向测量系统技术方案

本发明专利技术提供了一种星载激光雷达光轴指向测量系统，包括卫星平台(100)、激光雷达头部(200)、变形监测单元(300)以及多头星敏组件(400)；所述卫星平台(100)设置在激光雷达头部(200)的底部；所述变形监测单元(300)、多头星敏组件(400)均设置在激光雷达头部(200)上方；其中，所述变形监测单元(300)设置在多头星敏组件(400)的任一侧。本发明专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统通过高精度惯性测量设备、高稳定度安装基准及高精度结构变形监测设备的综合布局，实现了激光雷达光轴指向的星上高精度自标定，有效提升光轴指向的测量确定精度。

【技术实现步骤摘要】
星载激光雷达光轴指向测量系统
本专利技术属于星载测量系统领域，具体地，涉及一种星载激光雷达光轴指向测量系统。
技术介绍
随着对地遥感定量化和精细化观测需求的发展升级，主动探测星载激光雷达应用越来越广泛，对卫星平台能源、热控及姿态等保障能力要求越来越高。对于大气环境探测类星载激光雷达，主要是发射主动激光，然后接收回波信号能量以实现目标观测，而不进行成像探测。因此，大气环境探测类激光雷达卫星无法利用地标通过图像配准实现激光雷达的光轴指向校准，这对卫星姿态测量精度保证提出了更高的要求。目前，该姿态测量系统布局已应用在国家民用空间基础设施大气环境监测领域相关卫星型号中。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种星载激光雷达光轴指向测量系统。根据本专利技术提供的一种星载激光雷达光轴指向测量系统，包括卫星平台、激光雷达头部、变形监测单元以及多头星敏组件；所述卫星平台设置在激光雷达头部的底部；所述变形监测单元、多头星敏组件均设置在激光雷达头部上方；其中，所述变形监测单元设置在多头星敏组件的任一侧。优选地，所述多头星敏组件包括多头星敏机构、星敏支架以及支架外罩；所述变形监测单元朝向星敏支架的-X面方向设置在星敏支架内；所述多头星敏机构朝向星敏支架的+X面方向设置在星敏支架内；所述支架外罩设置在星敏支架的外部。优选地，所述多头星敏机构包括第一星敏、第二星敏以及第三星敏；所述第一星敏、第二星敏以及第三星敏这三者的探测光轴均朝向卫星+Y面；所述探测光轴之间形成预设角度；所述第一星敏、第二星敏以及第三星敏均设置在星敏支架内。优选地，所述星敏支架包括支架本体、测量棱镜以及星敏支架加热器；所述测量棱镜设置在变形监测单元上；所述星敏支架加热器设置在支架本体上。优选地，所述支架外罩包括框架、隔热多层板、散热板以及支架外罩加热器；所述隔热多层板、散热板以及支架外罩加热器均设置在框架上；所述隔热多层板朝向卫星-Y面设置在第二星敏的一侧；所述散热板朝向卫星+Y面设置在第一星敏与第三星敏之间；所述支架外罩加热器设置在散热板的任一侧；优选地，所述变形监测单元包括光纤、激光出射头、合束棱镜以及折转镜；所述激光出射头的射头朝向合束棱镜；所述激光出射头的输出端与光纤相连接；所述激光出射头的数量为多个；多个所述激光出射头环绕设置在合束棱镜外侧；所述折转镜设置在合束棱镜的下方；所述合束棱镜、测量棱镜构成一个整体。优选地，所述激光雷达头部包括精度基准板、望远镜、后端处理设备、低能量激光器以及望远镜变形监测用镜组；所述星敏支架及支架外罩均与精度基准板相接触；所述望远镜沿OZ方向设置在精度基准板的一侧；所述多头星敏组件、后端处理设备、低能量激光器以及望远镜变形监测用镜组均沿OX方向设置在精度基准板的另一侧；所述望远镜变形监测用镜组安装在望远镜上；其中，所述后端处理设备、低能量激光器以及望远镜变形监测用镜组均设置在多头星敏组件的周围。优选地，所述支架外罩与星敏支架之间活动连接。优选地，所述星敏支架的星敏安装面法向与所述多头星敏机构对应星敏的探测光轴的指向方向相同。优选地，所述第一星敏、第二星敏以及第三星敏这三者分别沿这三者相对应的探测光轴方向从与这三者位置对应的框架所在的平面穿出。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统通过高精度惯性测量设备、高稳定度安装基准及高精度结构变形监测设备的综合布局，实现了激光雷达光轴指向的星上高精度自标定，有效提升光轴指向的测量确定精度。2、本专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统通过星敏支架与支架外罩的分离组合构型，实现了机械变形的高低要求隔离及热控要求分级，有效降低环境保障实施难度。3、本专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统通过星敏支架测量棱镜与变形监测单元合束棱镜的一体化设计，实现装星测量基准与星上在轨变形测量基准统一，有效减少误差传递环节。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统的整体结构示意图。图2为本专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统的星载激光雷达光轴指向测量系统的结构示意图。图3为本专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统的多头星敏组件及变形监测单元的结构示意图。图4为本专利技术提供的星载激光雷达光轴指向测量系统的星敏支架及变形监测单元的结构示意图。下表为说明书附图中的各个附图标记的含义：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种星载激光雷达光轴指向测量系统，包括卫星平台100、激光雷达头部200、变形监测单元300以及多头星敏组件400；所述卫星平台100设置在激光雷达头部200的底部；所述变形监测单元300、多头星敏组件400均设置在激光雷达头部200上方；其中，所述变形监测单元300设置在多头星敏组件400的任一侧。所述多头星敏组件400包括多头星敏机构410、星敏支架440以及支架外罩450；所述变形监测单元300朝向星敏支架440的-X面方向设置在星敏支架440内；所述多头星敏机构410朝向星敏支架440的+X面方向设置在星敏支架440内；所述支架外罩450设置在星敏支架440的外部。所述多头星敏机构410包括第一星敏411、第二星敏412以及第三星敏413；所述第一星敏411、第二星敏412以及第三星敏413这三者的探测光轴均朝向卫星+Y面；所述探测光轴之间形成预设角度；所述第一星敏411、第二星敏412以及第三星敏413均设置在星敏支架440内。所述星敏支架440包括支架本体441、测量棱镜442以及星敏支架加热器443；所述测量棱镜442设置在变形监测单元300上；所述星敏支架加热器443设置在支架本体441上。所述支架外罩450包括框架451、隔热多层板452、散热板453以及支架外罩加热器454；所述隔热多层板452、散热板453以及支架外罩加热器454均设置在框架451上；所述隔热多层板452朝向卫星-Y面设置在第二星敏412的一侧；所述散热板453朝向卫星+Y面设置在第一星敏411与第三星敏413之间；所述支架外罩加热器454设置在散热板453的任一侧；所述变形监测单元300包括光纤310、激光出射头320、合束棱镜330以及折转镜340；所述激光出射头320的射头朝向合束棱镜330；所述激光出射头320的输出端与光纤310相连接；所述激光出射头320的数量为多个；多个所述激光出射头320环绕设置在合束棱镜330外侧；所述折转镜340设置在合束棱镜330的下方；所述合束棱镜330、测量棱镜442构成一个整体。所述激光雷达头部200包括精度基准板210、望远镜220、后端处理设备230、低能量激光器240以及望远镜变形监测用镜组250；所述星敏支架440及支架外罩450均与精度基准板210相接触；所述望远镜220沿OZ方向设置在精度基准板210的一侧；所述多头星敏组件400、后端处理设备230、低能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星载激光雷达光轴指向测量系统，其特征在于，包括卫星平台(100)、激光雷达头部(200)、变形监测单元(300)以及多头星敏组件(400)；所述卫星平台(100)设置在激光雷达头部(200)的底部；所述变形监测单元(300)、多头星敏组件(400)均设置在激光雷达头部(200)上方；其中，所述变形监测单元(300)设置在多头星敏组件(400)的任一侧。

【技术特征摘要】
1.一种星载激光雷达光轴指向测量系统，其特征在于，包括卫星平台(100)、激光雷达头部(200)、变形监测单元(300)以及多头星敏组件(400)；所述卫星平台(100)设置在激光雷达头部(200)的底部；所述变形监测单元(300)、多头星敏组件(400)均设置在激光雷达头部(200)上方；其中，所述变形监测单元(300)设置在多头星敏组件(400)的任一侧。2.根据权利要求1所述的星载激光雷达光轴指向测量系统，其特征在于，所述多头星敏组件(400)包括多头星敏机构(410)、星敏支架(440)以及支架外罩(450)；所述变形监测单元(300)朝向星敏支架(440)的-X面方向设置在星敏支架(440)内；所述多头星敏机构(410)朝向星敏支架(440)的+X面方向设置在星敏支架(440)内；所述支架外罩(450)设置在星敏支架(440)的外部。3.根据权利要求2所述的星载激光雷达光轴指向测量系统，其特征在于，所述多头星敏机构(410)包括第一星敏(411)、第二星敏(412)以及第三星敏(413)；所述第一星敏(411)、第二星敏(412)以及第三星敏(413)这三者的探测光轴均朝向卫星+Y面；所述探测光轴之间形成预设角度；所述第一星敏(411)、第二星敏(412)以及第三星敏(413)均设置在星敏支架(440)内。4.根据权利要求2所述的星载激光雷达光轴指向测量系统，其特征在于，所述星敏支架(440)包括支架本体(441)、测量棱镜(442)以及星敏支架加热器(443)；所述测量棱镜(442)设置在变形监测单元(300)上；所述星敏支架加热器(443)设置在支架本体(441)上。5.根据权利要求3所述的星载激光雷达光轴指向测量系统，其特征在于，所述支架外罩(450)包括框架(451)、隔热多层板(452)、散热板(453)以及支架外罩加热器(454)；所述隔热多层板(452)、散热板(453)以及支架外罩加热器(454)均设置在框架(451)上；所述隔热多层板(452)朝向卫星-Y面设置在第二星敏(412)的一侧；所述散热板(453)朝向卫星+Y面设置在第一星敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪自军，袁金如，叶翔，张宗华，陈菡，时伟，石新宇，魏致坤，孙允珠，吕利清，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31