星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法技术

本发明专利技术提供了一种星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法。主要解决了现有的测评星敏感器与磁通门传感器间欧拉角的方法精度差的问题。通过将星敏感器以及磁通门传感器安装在无磁转台上，配合星模拟器在无磁环境中测评星敏感器与磁通门传感器间欧拉角。具有测量精度高，使用方便的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁领域，可应用在地磁检测及复合式导航系统中的一种新型星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法。
技术介绍
在现代地磁观测卫星中，主要利用磁通门传感器来获得高精度地磁场矢量数据，磁测卫星对磁场数据要求在各分量误差在nT量级。该指标对磁通门空间测量精度提出了较高的要求。地磁场强度的幅值在±50000nT范围变化，假若磁通门空间方位角有2\的误差，则所测磁场数据在某一分量上的误差将达到0.49nT。为满足指标要求，需要将磁通门空间方位角定位精度进行严格控制，需借助星敏感器来确定磁通门空间姿态，而只有已知消除磁通门传感器与星敏感器的欧拉角，并消除或补偿欧拉角误差，才能准确的获得磁通门的姿态。现有技术是选择一个磁场及磁场梯度均匀的地方，将载有星敏感器与磁通门传感器的光学平台放置在一个可以绕圆周360°旋转，以及可以在垂直方向升高的转台上，同时在转台6m旁放置一个相同的磁通门传感器，借助星敏仪测得的方位角数据，以及光学平台上磁通门数据与辅助磁通门数据可以拟合出星敏仪与磁通门的欧拉角。现有技术存在以下不足：①外场观星虽然可以得到真实的星空图像，但是由于地面受到温度、湿度、大气扰动、蒙气差等的影响，也难以评价甚高精度星敏感器的真实性能；②对户外测试场地地磁场条件要求极高，不允许有非地磁场磁扰动。随着人类活动的日益频繁，纯净的地磁环境试验场地很难找到。因此，户外测评星敏感器与磁通门传感器间欧拉角的方法不仅精度很难进一步提升，甚至将无法实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种新型星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法，有效的规避了大气条件、地磁场不稳定因素对标定精度的影响。本专利技术的技术方案是：一种新型星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法，Ⅰ、建立三维直角NED坐标系，安装星模拟器安装在H型直线导轨上，且在零磁环境装置中，保证星模拟器平行光管发出的光与地球北向N方向一致，平行光管发光方向垂直于地面D方向，星模拟器1侧面垂直于东向E方向；Ⅱ、将无磁转台安放在零次环境装置中，当0度刻度线相互正交时，保证最外层0度刻度线指N方向，中层0度刻度线垂直于D方向，内层0度刻度线指E方向；Ⅲ、在无磁转台外建立正交性三轴标准磁场发生装置，上下分布线圈轴线平行于D方向，左右线圈轴线平行于N方向，前后线圈轴线平行于E方向，装配时存在与NED坐标偏差，测试偏差标定值Tc1＝(αc,βc,γc，)，线圈正交性同样会引起误差，标定后数值为Tce＝(0，ζ，η，)合成误差为Tc＝Tc1+Tce；Ⅳ、将星敏感器、磁通门传感器均安装在无磁转台内层上，无磁转台承载待测星敏感器-磁通门系统旋转，星模拟器在H型直线导轨上通过E、D方向的调整，确保平行光可被星敏感器观测到，待星敏感器光轴与星模拟器光轴一致时，记录转台的三轴NED读数TNg＝(αNg,βEg,γDg)；Ⅴ、磁通门传感器在三轴标准磁场发生装置所产生的已知均匀矢量磁场中随转台旋转，当磁通门传感器三轴检测到的数据与生成的已知磁场一致时，磁通门传感器三轴与NED坐标系重合，此时记录无磁转台的三轴NED读数TNc＝(αNc,βEc,γDc)；Ⅵ、以上各步骤均参照NED坐标系，磁通门传感器与NED坐标系的欧拉角关系为TNc-Tc，星敏感器与NED坐标系的欧拉角关系为TNg，得到最终星敏感器与磁通门传感器的欧拉角关系为：TNg-TNc-Tc。进一步的，所述的无磁转台3上设置H型直线导轨，H型直线导轨上安装有星敏感器、磁通门传感器。本专利技术的有益效果是：通过采用本专利技术的技术方案，基于零磁环境装置一种星敏感器与磁通门传感器间欧拉角标定的方法，有效的规避了大气条件、地磁场不稳定因素对标定精度的影响测量准确。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术无磁转台内层带H型直线导轨的结构示意图。图中，1-星模拟器，2-三轴标准磁场发生装置，3-无磁转台。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。如图1所示，本实施例所涉及的一种新型星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法，Ⅰ、建立三维直角NED坐标系，安装星模拟器1安装在H型直线导轨上，具有D方向和E方向的位置调节功能且在零磁环境装置中，保证星模拟器1平行光管发出的光与地球北向N方向一致，平行光管发光方向垂直于地面D方向，星模拟器1侧面垂直于东向E方向，这样便将星模拟器坐标与地球坐标关联起来，可能存在与NED坐标偏差，进行标定αg,βg,γgⅡ、将无磁转台3安放在零次环境装置中，采用无磁转台3是为了避免转台产生的磁信号影响磁通门传感器的欧拉角的标定，当0度刻度线相互正交时，保证最外层0度刻度线指N方向，中层0度刻度线垂直于D方向，内层0度刻度线指E方向，在安装过程中可能很难实现精准的定位，因此可得到三0度刻度线与NED坐标的偏差角α0,β0,γ0。Ⅲ、在无磁转台3外建立正交性三轴标准磁场发生装置2，上下分布线圈轴线平行于D方向，左右线圈轴线平行于N方向，前后线圈轴线平行于E方向，装配时存在与NED坐标偏差，测试偏差标定值Tc1＝(αc,βc,γc)，线圈正交性同样会引起误差，标定后数值为Tce＝(0，ζ，η)，合成误差为Tc＝Tc1+Tce；Ⅳ、将星敏感器、磁通门传感器均安装在无磁转台3内层上，无磁转台3承载待测星敏感器-磁通门系统旋转，星模拟器1在H型直线导轨上通过E、D方向的调整，确保平行光可被星敏感器观测到，待星敏感器光轴与星模拟器光轴一致时，记录转台的三轴NED读数TNg＝(αNg,βEg,γDg)；Ⅴ、磁通门传感器在三轴标准磁场发生装置2所产生的已知均匀矢量磁场中随转台旋转，当磁通门传感器三轴检测到的数据与生成的已知磁场一致时，磁通门传感器三轴与NED坐标系重合，此时记录无磁转台3的三轴NED读数TNc＝(αNc,βEc,γDc)；Ⅵ、以上各步骤均参照NED坐标系，磁通门传感器与NED坐标系的欧拉角关系为TNc-Tc，星敏感器与NED坐标系的欧拉角关系为TNg，得到最终星敏感器与磁通门传感器的欧拉角关系为：TNg-TNc-Tc。进一步的，所述的无磁转台3上设置H型直线导轨，H型直线导轨上安装有星敏感器、磁通门传感器，这样可以通过导轨将星敏感器或磁通门传感器平移到转台的中心，这在标定星敏感器时星模拟器的位置调整将大幅减小，提高了星敏感器的标定难度；磁通门传感器移至转台中心，可使得其在随转台旋转时，所处空间范围更小，意味着磁场的均匀性更高，因此可提高磁通门传感器坐标系的标定精度。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本专利技术整体构思下的不同实现方式，而且本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法，其特征在于：Ⅰ、建立三维直角NED坐标系，安装星模拟器(1)安装在H型直线导轨上，且在零磁环境装置中，保证星模拟器(1)平行光管发出的光与地球北向N方向一致，平行光管发光方向垂直于地面D方向，星模拟器(1)侧面垂直于东向E方向；Ⅱ、将无磁转台(3)安放在零磁环境装置中，当0度刻度线相互正交时，保证最外层0度刻度线指N方向，中层0度刻度线垂直于D方向，内层0度刻度线指E方向；Ⅲ、在无磁转台(3)外建立正交性三轴标准磁场发生装置(2)，上下分布线圈轴线平行于D方向，左右线圈轴线平行于N方向，前后线圈轴线平行于E方向，装配时存在与NED坐标偏差，测试偏差标定值Tc1＝(αc,βc,γc)，线圈正交性同样会引起误差，标定后数值为Tce＝(0，ζ，η)，合成误差为Tc＝Tc1+Tce；Ⅳ、将星敏感器、磁通门传感器均安装在无磁转台(3)内层上，无磁转台(3)承载待测星敏感器‑磁通门系统旋转，星模拟器(1)在H型直线导轨上通过E、D方向的调整，确保平行光可被星敏感器观测到，待星敏感器光轴与星模拟器光轴一致时，记录转台的三轴NED读数TNg＝(αNg,βEg,γDg)；Ⅴ、磁通门传感器在三轴标准磁场发生装置(2)所产生的已知均匀矢量磁场中随转台旋转，当磁通门传感器三轴检测到的数据与生成的已知磁场一致时，磁通门传感器三轴与NED坐标系重合，此时记录无磁转台(3)的三轴NED读数TNc＝(αNc,βEc,γDc)；Ⅵ、以上各步骤均参照NED坐标系，磁通门传感器与NED坐标系的欧拉角关系为TNc‑Tc，星敏感器与NED坐标系的欧拉角关系为TNg，得到最终星敏感器与磁通门传感器的欧拉角关系为：TNg‑(TNc‑Tc)。...

【技术特征摘要】
1.一种新型星敏感器与磁传感器间欧拉角标定方法，其特征在于：Ⅰ、建立三维直角NED坐标系，安装星模拟器(1)安装在H型直线导轨上，且在零磁环境装置中，保证星模拟器(1)平行光管发出的光与地球北向N方向一致，平行光管发光方向垂直于地面D方向，星模拟器(1)侧面垂直于东向E方向；Ⅱ、将无磁转台(3)安放在零磁环境装置中，当0度刻度线相互正交时，保证最外层0度刻度线指N方向，中层0度刻度线垂直于D方向，内层0度刻度线指E方向；Ⅲ、在无磁转台(3)外建立正交性三轴标准磁场发生装置(2)，上下分布线圈轴线平行于D方向，左右线圈轴线平行于N方向，前后线圈轴线平行于E方向，装配时存在与NED坐标偏差，测试偏差标定值Tc1＝(αc,βc,γc)，线圈正交性同样会引起误差，标定后数值为Tce＝(0，ζ，η)，合成误差为Tc＝Tc1+Tce；Ⅳ、将星敏感器、磁通门传感器均安装在无磁转台(3)内层上，无磁转台(3)承载待测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立毅，潘东华，刘添豪，
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