A method for measuring the temperature field and compensating the pointing temperature drift of a star sensor consists of the following steps: first, calculating the optical axis drift and thermal defocus of several groups of star sensors under the set operating temperature field distribution; second, determining the minimum temperature measurement that can be sensitive to the optical axis drift and thermal defocus according to the calculation results of step 1 The number of points and the distribution of temperature measurement points; 3. Preset several heaters according to the modeling model of step 1 and the layout of temperature measurement points determined in step 2, and calculate and analyze to determine the number and distribution of temperature control points; 4. Get the mathematical fitting formulas of optical axis drift and thermal defocus in some similar temperature field sample areas, and calculate the change of temperature field. Fifthly, the mathematical fitting formulas of optical axis drift and thermal defocus of step 4 are calibrated by temperature field test. Sixthly, the compensation of optical axis direction of star sensor is calculated. The invention reduces the low frequency error caused by the thermal drift of the optical axis of the star sensor.
【技术实现步骤摘要】
一种星敏感器温场测量和指向温漂补偿方法
本专利技术涉及一种星敏感器全局温度测量与控制方法,属于空间姿态测量星敏感器设计领域。
技术介绍
据已有文献,目前星敏感器克服热影响的方法主要是从无热化设计和控制加热点温度来实现的。无热化设计主要是针对星敏感器的光学系统或者安装支架开展温度变化情况的星点成像质量稳定性设计。具体而言,光学系统和光学结构具有热胀冷缩效应,因此会使光学零件和结构零件发生变形和光学材料热光学常数的变化,从而导致光学成像质量发生变化,主要表现在热离焦和像的热漂移。热设计的目标就是将这种变化尽量消除或者将这种变化带来的效果减小。国内学者对于星敏感器热设计和分析已经有研究,如张彧等在《航天环境工程》2016年Vol.33,No.5发表的“环月轨道一体式星敏感器热设计及仿真验证”一文中计算了空间轨道上一体式星敏感器的热外流分布,提出了控制星敏感器工作温度的热控方案,是通过外部包覆和涂热热控漆结合进行热控,设计了一个星敏感器光学系统。闫佩佩和樊学武在《激光与光电子学进展》48,0922202期发表了“大相对孔径甚高精度星敏感器设计”一文,考虑了消热差和抗离焦性能,以保证热环境下的工作性能。国外学者很少专门发表文章讨论这个问题,但在关于星敏感器设计的文章中所提到的热设计也和国内学者采用的方法类似。由上可见,现有技术对于星敏感器的热环境引起的性能变化通过自身热设计和被动热控解决,对于残存的热差是没有办法消除的。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有星敏感器技术中在轨热光轴漂移无法校正的不足,提出一种星敏感器温场测量和指向温漂补偿方法,降低了星敏感 ...
【技术保护点】
1.一种星敏感器温场测量和指向温漂补偿方法,其特征在于,包括步骤如下:步骤一,建立星敏感器光学系统、机械结构和电热器件的三维结构模型和热有限元分析模型,计算热分布对像面离焦和光轴漂移量影响,得到若干组在星敏感器在设定工作温度场分布下的光轴漂移量和热离焦量;步骤二,根据步骤一计算结果,确定能够敏感到光轴漂移量和热离焦量的最少的测温点数量和测温点分布;步骤三,根据步骤一所建模型和步骤二确定的测温点布局预设若干加热器,并计算分析确定控温点数量和分布;控温点数量和分布的确定原则是以最少的控温点平衡星敏感器温度梯度,达到设计温度场范围;将控温系统控温后的温度场测量结果作为补偿光轴漂移和像面离焦的计算输入;步骤四,对步骤一中获得的若干组在星敏感器在设定工作温度场分布下的光轴漂移量和热离焦量进行数学拟合,得到若干相似温度场样本区域的光轴漂移量和热离焦量数学拟合公式;当温度场发生变化时,利用上述光轴漂移量和热离焦量数学拟合公式,解算出温度场变化当前值的光轴漂移量和热离焦量;步骤五,通过温场试验标定对步骤四的光轴漂移量和热离焦量数学拟合公式进行校正,得到符合实际温度场变化的光轴漂移和离焦量数学拟合公式; ...
【技术特征摘要】
1.一种星敏感器温场测量和指向温漂补偿方法,其特征在于,包括步骤如下:步骤一,建立星敏感器光学系统、机械结构和电热器件的三维结构模型和热有限元分析模型,计算热分布对像面离焦和光轴漂移量影响,得到若干组在星敏感器在设定工作温度场分布下的光轴漂移量和热离焦量;步骤二,根据步骤一计算结果,确定能够敏感到光轴漂移量和热离焦量的最少的测温点数量和测温点分布;步骤三,根据步骤一所建模型和步骤二确定的测温点布局预设若干加热器,并计算分析确定控温点数量和分布;控温点数量和分布的确定原则是以最少的控温点平衡星敏感器温度梯度,达到设计温度场范围;将控温系统控温后的温度场测量结果作为补偿光轴漂移和像面离焦的计算输入;步骤四,对步骤一中获得的若干组在星敏感器在设定工作温度场分布下的光轴漂移量和...
【专利技术属性】
技术研发人员:郝云彩,余成武,陈建峰,梁士通,
申请(专利权)人:北京控制工程研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。