空间飞行器姿态运动模拟平台高精度姿态确定方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种空间飞行器姿态运动模拟平台高精度姿态确定方法，采用的设备包括激光跟踪仪、智能测头、陀螺仪和两台工业控制计算机，从而搭建地面全物理仿真实验装置，该方法是一种基于扩展卡尔曼滤波的姿态确定的改进方法，通过对激光跟踪仪和陀螺的输出信息进行数据融合滤波处理，得到空间飞行器姿态运动模拟平台的姿态信息，更加符合实际工作情况，具有较高的实时性。本发明专利技术采用的测量设备安装简单，测量精度高，能够动态无接触测量空间飞行器姿态运动模拟平台的姿态角和角速率信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量技术，具体说就是一种。
技术介绍
空间飞行器姿态运动模拟平台(也称为三轴气浮台)依靠压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成的气膜，使模拟台体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运动条件，以模拟卫星等空间飞行器在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。作为空间飞行器姿态运动的通用模拟器，三轴气浮台可以进行飞行器姿态控制系统性能的全物理仿真实验验证分析，是空间飞行器研制过程中的重要手段和方法。空间飞行器姿态运动模拟平台在试验过程中需要通过姿态测量系统动态地给出姿态角、角速率等姿态信息，以便完成控制闭环，由于空间飞行器姿态运动模拟平台的特殊结构，以往用于转台测量的装置(如旋转变压器、感应同步器、光电码盘、光栅等)不适用于空间飞行器姿态运动模拟平台的测量，需要考虑新的测量方法和装置。并且在目前实际应用中，姿态测量系统精度的高低直接关系到仿真试验的效果。经检索文献发现，中国专利技术专利申请号:201110249979.2，专利名称为三轴气浮台高精度姿态角测量装置及其方法，该专利在三轴气浮台台面底部四周安装导轨、遮光帘和标志器，人工照明系统和数字CXD摄像机安装在可升降平台上。数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间飞行器姿态运动模拟平台高精度姿态确定方法，采用的设备包括激光跟踪仪、智能测头、陀螺仪和两台工业控制计算机，其特征在于：激光跟踪仪安装于空间飞行器姿态运动模拟平台的台下；在姿态确定之前，智能测头安装在台下，配合激光跟踪仪标定激光跟踪仪的量测坐标系，姿态确定过程中，智能测头固定在空间飞行器姿态运动模拟平台的仪表平台上，智能测头上具有靶标定位系统，激光跟踪仪配合智能测头能够跟踪并确定智能测头转动的三维角度以及移动的三维距离；陀螺仪固定在空间飞行器姿态运动模拟平台的仪表平台上，输出空间飞行器姿态运动模拟平台的角速率信息；第一工业控制计算机安装在空间飞行器姿态运动模拟平台的仪表平台上，进行数据处...

【技术特征摘要】
1.一种空间飞行器姿态运动模拟平台高精度姿态确定方法，采用的设备包括激光跟踪仪、智能测头、陀螺仪和两台工业控制计算机，其特征在于:激光跟踪仪安装于空间飞行器姿态运动模拟平台的台下；在姿态确定之前，智能测头安装在台下，配合激光跟踪仪标定激光跟踪仪的量测坐标系，姿态确定过程中，智能测头固定在空间飞行器姿态运动模拟平台的仪表平台上，智能测头上具有靶标定位系统，激光跟踪仪配合智能测头能够跟踪并确定智能测头转动的三维角度以及移动的三维距离；陀螺仪固定在空间飞行器姿态运动模拟平台的仪表平台上，输出空间飞行器姿态运动模拟平台的角速率信息；第一工业控制计算机安装在空间飞行器姿态运动模拟平台的仪表平台上，进行数据处理工作；第二工业控制计算机安装在台下，采集激光跟踪仪的输出数据，并通过无线网络，发送给第一工业控制计算机；第一工业控制计算机接收激光跟踪仪和陀螺仪的姿态数据，并进行数据融合滤波处理，输出空间飞行器姿态运动模拟平台的姿态角信息，同时标定陀螺仪的漂移，实时修正陀螺仪的输出角速率。2.根据权利要求1所述的一种空间飞行器姿态运动模拟平台高精度姿态确定方法，其特征在于，所述的数据融合滤波处理的方法如下: 步骤1:根据姿态参数转换公式，采用312转序，利用激光跟踪仪输出的气浮台姿态角θ、Ρ、Ψ计算得到气浮台体坐标系相对惯性系的坐标转换矩阵Afc: 3.根据权利要求1所述的一种空间飞行器姿态运...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁雁华，夏红伟，马广程，王常虹，宋效正，杨立峰，刘飞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23