一种遥感微纳卫星地面微振动实验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种遥感微纳卫星地面振动实验系统包括带有载荷平台一体化数据处理平台的卫星，安装于卫星顶面的悬吊系统及工业相机，安装于星载相机上的微振动传感器，安装于卫星内部的动量轮组件及微振动数据处理单元，以及放置于卫星正前方的标准标靶。本发明专利技术还公开一种遥感微纳卫星地面振动实验方法，利用工业相机对标靶进行同步成像，并利用光学成像数据对地面卫星微振动进行反演，然后与微振动传感器实时测试结果进行比对，以实现对微振动测试结果的逆向验证。

An experimental system and method of remote sensing micro nano satellite ground micro vibration

【技术实现步骤摘要】
一种遥感微纳卫星地面微振动实验系统及方法
本专利技术涉及航空航天
，特别涉及遥感微纳卫星地面微振动实验方法。
技术介绍
遥感卫星是指利用遥感技术和遥感设备，对地表覆盖和自然现象进行观测的人造卫星。随着小卫星技术的发展，遥感卫星也进入了微纳卫星阶段，即以微米、纳米技术为基础，通过以提高“功能密度”为核心的系统小型化、轻量化和低功耗等技术，将卫星进行更高度的三维集成化、一体化、模块化和功能软件化，使得卫星重量减小到100kg左右或100kg以下。目前，遥感微纳卫星大多还是继承传统大平台卫星设计模式，采用分立式设计，相对而言主要存在以下问题和缺陷：a)微纳卫星平台与成像载荷分别独立设计，平台与载荷设计耦合度不足，卫星姿态测量数据与成像载荷实际姿态运动存在较大误差，对图像成像质量、高精度定量化应用方面影响较大；b)微纳卫星整星在轨微振动特性系统性研究和相关实验较少，因此尚无微纳卫星在轨微振动量级和特性数据，相应微振动在轨对遥感光学成像质量影响难以量化；c)目前针对微纳卫星开展过零星的地面微振动测试和相关实验，尚未对地面微振动实验数据的准确性进行闭环验证。因此，需要一种适用于遥感微纳卫星的地面微振动实验方法，对微纳卫星在轨微振动进行地面模拟和验证，并提供微振动地面验证结果，为微纳卫星的微振动抑制和规避措施提供设计依据。
技术实现思路
为了实现微纳卫星在轨微振动的地面模拟和验证，本专利技术提供一种遥感微纳卫星地面振动实验系统及方法。一种遥感微纳卫星地面振动实验系统，其中所述卫星安装有载荷平台一体化数据处理平台，用于接收和处理光学相机数据、微振动数据、卫星姿态数据以及GNSS数据，并对光学相机数据和/或微振动数据和/或卫星姿态数据和/或GNSS数据进行融合、处理和分发，所述实验系统包括：悬吊系统，用于水平吊装待实验的卫星，以模拟空间微重力环境；动量轮组件，安装于所述卫星的内部侧板处，与所述载荷平台一体化数据处理平台可通信地连接，用于模拟微振动源；微振动传感器，用于检测卫星的微振动状态；微振动数据处理单元，安装于所述卫星的内部侧板处，与所述微振动传感器可通信地连接，用于对所述微振动传感器输出的微振动信号进行处理、存储和传输；工业相机，安装于所述卫星的顶面处，用于在微振动环境下对标准标靶成像；以及标准标靶。进一步地，所述卫星还包括卫星平台，太阳帆板以及星载相机，其中所述太阳帆板用于向卫星提供电能，所述卫星平台为卫星主体结构，用于安装卫星平台用的电子学产品和部组件。进一步地，所述悬吊系统包括安装于所述卫星平台顶面处的吊环。进一步地，所述微振动传感器包括线加速度计和角振动传感器，其中，所述线加速度计为石英挠性加速度计，其检测带宽为DC～500Hz，检测精度为10-5g0，用于检测线振动，所述角振动传感器为磁流体MHD角速度传感器，检测带宽为1Hz～1kHz，角振动位移(角位移)检测精度为0.1″，用于检测角振动。进一步地，所述工业相机为线阵CCD相机，所述工业相机的光轴方向与所述星载相机光轴方向平行。本专利技术另一方面提供一种遥感微纳卫星地面振动实验方法，包括步骤：安装实验设备；吊装卫星；设备上电开始工作；工业相机成像；成像微振动反演处理；微振动测量并处理微振动测量数据；结果比对，包括将微振动测量数据分别与反演结果及微振动建模结果进行比对，若一致性差，则重新调整微振动反演算法、动量轮工作状态等重新进行实验。进一步地，结果比对包括对微振动频率和振动幅度等进行比对。进一步地，所述微振动频率通过RANSAC稳健估计算法自适应地提取得到。本专利技术提供的一种遥感微纳卫星地面振动实验系统及方法，是针对遥感微纳卫星设计的一种微振动地面实验方法，用于对遥感微纳卫星微振动特性进行检测和实验验证，同时，微振动实验结果可服务和应用于遥感微纳卫星设计。该系统利用微振动传感器对卫星微振动状态进行实时检测；同时利用工业相机在微振动状态下对标准标靶进行成像，利用相机成像数据对微振动特性进行反演，微振动反演结果与实时检测结果进行比对，比对结果可对微振动测试、反演结果进行验证。此外，该系统利用工业相机代替星载光学相机进行地面微振动实验，可有效的降低实验复杂度，降低实验成本和缩短实验周期。附图说明为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出本专利技术一个实施例的一种遥感微纳卫星地面振动实验系统的结构示意图；图2示出本专利技术一个实施例的一种遥感微纳卫星地面振动实验方法的流程示意图；以及图3a-3d示出本专利技术一个实施例的微振动反演处理方法的过程示意图。具体实施方式以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本专利技术的专利技术点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。需要说明的是，本专利技术的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本专利技术的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。本专利技术提供一种遥感微纳卫星地面振动实验系统及方法，通过悬吊微纳卫星的方式模拟空间微重力环境，以开展水平方向的微振动实验，实验结果可应用于对卫星在轨微振动对光学成像质量影响的分析和评价。图1示出本专利技术一个实施例的一种遥感微纳卫星地面振动实验系统的结构示意图。如图1所示，一种遥感微纳卫星地面振动实验系统包括：卫星101，悬吊系统102，工业相机103，微振动传感器104，动量轮组件105，微振动数据处理单元106以及标准标靶107。所述卫星101包括卫星平台111，太阳帆板112，星载相机113以及载荷平台一体化数据处理平台114。所述太阳帆板112安装于所述卫星平台111的底面，用于向卫星提供电能；所述星载相机安装于所述卫星平台111上，与所述卫星平台111相互交叉、耦合；所述载荷平台一体化数据处理平台114安装于所述卫星平台111的内部支架上，用于接收和处理光学相机数据、微振动数据、卫星姿态数据以及GNSS数据，并对光学相机数据和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种遥感微纳卫星地面振动实验系统，其特征在于，包括：/n卫星，所述卫星安装有载荷平台一体化数据处理平台，其被配置为接收和处理光学相机数据、微振动数据、卫星姿态数据、以及GNSS数据，并对所述光学相机数据和/或所述微振动数据和/或所述卫星姿态数据和/或所述GNSS数据进行融合、处理和分发；/n悬吊系统，包括安装于所述卫星的顶面处的吊环，所述悬吊系统被配置为水平吊装所述卫星，以模拟空间微重力环境；/n动量轮组件，安装于所述卫星的内部侧板处，并与所述载荷平台一体化数据处理平台可通信地连接，所述动量轮组件被配置为模拟微振动源；/n微振动传感器，安装于所述卫星上，所述微振动探传感器被配置为检测所述卫星的微振动状态；/n微振动数据处理单元，安装于所述卫星的内部侧板处，与所述微振动传感器可通信地连接，所述微振动数据处理单元被配置为对所述微振动传感器输出的微振动信号进行处理、存储和传输；/n工业相机，安装于所述卫星的顶面处，其被配置为在微振动环境下对标准标靶成像；以及/n标准标靶，在实验过程中放置于所述卫星的正前方并垂直于所述工业相机的光轴，所述标准标靶包括黑白相间的横竖线条。/n

【技术特征摘要】
1.一种遥感微纳卫星地面振动实验系统，其特征在于，包括：
卫星，所述卫星安装有载荷平台一体化数据处理平台，其被配置为接收和处理光学相机数据、微振动数据、卫星姿态数据、以及GNSS数据，并对所述光学相机数据和/或所述微振动数据和/或所述卫星姿态数据和/或所述GNSS数据进行融合、处理和分发；
悬吊系统，包括安装于所述卫星的顶面处的吊环，所述悬吊系统被配置为水平吊装所述卫星，以模拟空间微重力环境；
动量轮组件，安装于所述卫星的内部侧板处，并与所述载荷平台一体化数据处理平台可通信地连接，所述动量轮组件被配置为模拟微振动源；
微振动传感器，安装于所述卫星上，所述微振动探传感器被配置为检测所述卫星的微振动状态；
微振动数据处理单元，安装于所述卫星的内部侧板处，与所述微振动传感器可通信地连接，所述微振动数据处理单元被配置为对所述微振动传感器输出的微振动信号进行处理、存储和传输；
工业相机，安装于所述卫星的顶面处，其被配置为在微振动环境下对标准标靶成像；以及
标准标靶，在实验过程中放置于所述卫星的正前方并垂直于所述工业相机的光轴，所述标准标靶包括黑白相间的横竖线条。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述卫星还包括：
卫星平台，其被配置为安装电子学产品及部组件；
太阳帆板，其被配置为向卫星提供电能；以及
星载相机，所述星载相机光轴方向与所述工业相机光轴方向平行。


3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述微振动传感器安装于所述星载相机上，其被配置为检测所述星载相机安装位置的微振动状态。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔阳，梁广，赵笙罡，刘世杰，王文川，马慧，李世举，李良成，张晗，高鹏，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31