一种卫星星敏感器指向在轨热变形修正系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统，包括：对称设计的大型平面天线载荷、温度传感器、星敏感器和地面高精度角度测量设备；所述星敏感器安装在所述对称设计的大型平面天线载荷中心位置，所述温度传感器安装在所述对称设计的大型平面天线载荷的中部；地面大型平面天线载荷加电测试时，采集所述地面高精度角度测量设备测量所述星敏感器指向的实时变形数据，所述温度传感器采集地面大型平面天线载荷加电期间的温度变化数据，根据所述星敏感器指向的实时变形数据与所述温度传感器的温度变化数据之间的关系，对在轨的所述星敏感器指向进行修正。本发明专利技术具有实现系统简单、可在轨实时修正的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星星敏感器指向在轨热变形修正系统
本专利技术涉及在轨修正系统，具体地，涉及一种卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统。
技术介绍
星敏感器是卫星上精度最高的指向测量元件，其指向测量精度直接决定了卫星姿轨控的精度，从而直接影响卫星载荷的指向精度。常规的设计方法中，在大型平面天线载荷及星敏感器支架设计需分开进行热变形控制。大型平面天线载荷面积大，常规设计中，其安装框架、安装板、展开机构等支撑结构均采用低热膨胀系数材料，但温度变化，仍对平面天线载荷自身的指向有一定影响。星敏感器支架常规设计中也采用了低热膨胀系数材料，温度变化对星敏感器的指向仍有一定影响。卫星使用中，星敏感器指向与天线载荷的阵面拟合法线之间的夹角变化会引起载荷对地指向的变化。常规设计中，大型平面天线载荷与星敏感器支架分别安装在卫星本体时，温度变化引起的卫星本体热变形，对星敏感器及大型平面天线载荷的指向均有一定的影响；大型平面天线载荷与星敏感器支架一体设计时，未能考虑星敏感器在轨进行热变形指向修正。专利文献CN110553667A(申请号：201910857315.0)公开了一种对星敏感器进行热变形补偿的方法，包括步骤：S1、在未发生热变形的星敏感器安装面，建立第一直角坐标系；S2、对星敏感器安装面进行温度控制，确定星敏感器安装面不发生热变形的基准温度；S3、以基准温度为起点，对星敏感器安装面进行升温操作，在星敏感器安装面选择一个测量点，测量该测量点在不同温度下相对于第一直角坐标系的变形度，得到若干组变形度测量向量；S4、通过多项式拟合所述若干组变形度测量向量，得到变形度测量向量的温度-形变拟合公式；S5、根据温度-形变拟合公式，计算星敏感器的热变形修正四元数；S6、根据热变形修正四元数修正星敏感器测量的惯性系四元数。
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用于卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统。根据本专利技术提供的一种用于卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统，包括：对称设计的大型平面天线载荷1、温度传感器2、星敏感器3和地面高精度角度测量设备4；所述星敏感器3安装在所述对称设计的大型平面天线载荷1中心位置，所述温度传感器2安装在所述对称设计的大型平面天线载荷1的中部；地面大型平面天线载荷加电测试时，采集所述地面高精度角度测量设备4测量所述星敏感器3指向的实时变形数据，所述温度传感器2采集地面大型平面天线载荷加电期间的温度变化数据，根据所述星敏感器3指向的实时变形数据与所述温度传感器2的温度变化数据之间的关系，对在轨的所述星敏感器3指向进行修正。优选地，所述星敏感器3安装在星敏感器支架上，星敏感器支架与平面天线载荷框架整体设置。优选地，所述地面高精度角度测量设备4测量所述星敏感器3指向的实时变形数据为天线阵面拟合法线与星敏感器指向之间的夹角变化；所述天线阵面拟合法线是大型平面天线载荷的阵面法线，地面测试时，天线的阵面法线，是通过测量以后软件拟合出的法线，所以称为天线阵面拟合法线。优选地，所述星敏感器3指向的实时变形数据与所述温度传感器2的温度变化数据之间的关系包括：Y＝kX(1)；其中，Y为星敏感器指向变化量；X为温度变化量；k为系数。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术所提供的系统，通过地面测量与在轨修正的系统，可以使得星敏感器的指向精度在现有技术的基础上进一步提高，且实现系统简单，应用前景广泛。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为本专利技术地面测量时的实施实例；图1中，1-对称设计的大型平面天线载荷；2-温度传感器；3-星敏感器；4-地面高精度角度测量设备；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。本专利技术提供一种卫星星敏感器指向在轨热变形修正系统，该系统可应用于含有大型平面天线载荷的卫星。所述系统由地面测试、在轨修正两部分组成。根据本专利技术提供的一种用于卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统，包括：对称设计的大型平面天线载荷1、温度传感器2、星敏感器3和地面高精度角度测量设备4；所述星敏感器3安装在所述对称设计的大型平面天线载荷1中心位置，所述温度传感器2安装在所述对称设计的大型平面天线载荷1的中部；大型平面天线载荷在轨工作时间短，期间外界温度无变化，天线阵面温度变化由载荷加电引起，因此，地面平面天线载荷加电测试时的热变形与在轨工作状态相同；大型平面天线载荷采用对称设计，其引起的天线阵面热变形为对称变形，此时阵面拟合法线不变。地面大型平面天线载荷加电测试时，采集所述地面高精度角度测量设备4测量所述星敏感器3指向的实时变形数据，此数据即为天线阵面拟合法线与星敏感器指向之间的夹角变化，所述温度传感器2采集地面大型平面天线载荷加电期间的温度变化数据，对称设计的大型平面载荷及星敏感器安装在中部的设计可以保证大型平面载荷发生温度升高时，星敏感器指向线性变化；根据所述星敏感器3指向的实时变形数据与所述温度传感器2的温度变化数据之间的关系，对在轨的所述星敏感器3指向进行修正，从而最终提高载荷对地指向的精度。平面天线载荷在地面加电期间，由于加电会使得其自身温度升高。具体地，所述星敏感器3安装在星敏感器支架上，星敏感器支架与平面天线载荷框架整体设置，实时采集温度数据。星敏感器支架与大型平面天线载荷框架整体设计，使得卫星本体热变形对载荷指向产生影响时，星敏感器指向随载荷指向一同变化，星敏感器指向与天线载荷的阵面拟合法线指向之间的夹角不变，故此设计使得卫星本体热变形对载荷对地指向无影响。具体地，所述地面高精度角度测量设备4测量所述星敏感器3指向的实时变形数据为天线阵面拟合法线与星敏感器指向之间的夹角变化；所述天线阵面拟合法线是大型平面天线载荷的阵面法线，地面测试时，天线的阵面法线，是通过测量以后软件拟合出的法线，所以称为天线阵面拟合法线。具体地，所述星敏感器3指向的实时变形数据与所述温度传感器2的温度变化数据之间的关系包括：Y＝kX(1)；其中，Y为星敏感器指向变化量；X为温度变化量；k为系数。以下优选例对本专利技术做更为详细的说明：本专利技术的核心思想在于，通过地面测量得出大型平面天线载荷的温度与星敏感器指向变化的关系，在轨通过实测的天线温度对星敏感器的指向进行实时修正。以下对本专利技术的较佳实施例做进一步详细叙述，以便于理解。实施例一请参考图1，本专利技术的星敏感器支架与平面天线载荷框架整体设计，星敏感器安装在星敏感器支架上，平面天线载荷中部设置一个温度传感器。请参考图1，本专利技术在地面平面天线载荷加电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统，其特征在于，包括：对称设计的大型平面天线载荷(1)、温度传感器(2)、星敏感器(3)和地面高精度角度测量设备(4)；/n所述星敏感器(3)安装在所述对称设计的大型平面天线载荷(1)中心位置，所述温度传感器(2)安装在所述对称设计的大型平面天线载荷(1)的中部；/n地面大型平面天线载荷加电测试时，采集所述地面高精度角度测量设备(4)测量所述星敏感器(3)指向的实时变形数据，所述温度传感器(2)采集地面大型平面天线载荷加电期间的温度变化数据，根据所述星敏感器(3)指向的实时变形数据与所述温度传感器(2)的温度变化数据之间的关系，对在轨的所述星敏感器(3)指向进行修正。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统，其特征在于，包括：对称设计的大型平面天线载荷(1)、温度传感器(2)、星敏感器(3)和地面高精度角度测量设备(4)；
所述星敏感器(3)安装在所述对称设计的大型平面天线载荷(1)中心位置，所述温度传感器(2)安装在所述对称设计的大型平面天线载荷(1)的中部；
地面大型平面天线载荷加电测试时，采集所述地面高精度角度测量设备(4)测量所述星敏感器(3)指向的实时变形数据，所述温度传感器(2)采集地面大型平面天线载荷加电期间的温度变化数据，根据所述星敏感器(3)指向的实时变形数据与所述温度传感器(2)的温度变化数据之间的关系，对在轨的所述星敏感器(3)指向进行修正。


2.根据权利要求1所述的用于卫星星敏感器指向热变形在轨修正系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春雨，朱华，陈筠力，顾志悦，张宗华，周星驰，
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