一种天文导航系统轴系参数标定方法技术方案

本发明专利技术提供一种天文导航系统轴系参数标定方法，该方法包括：将待测星体跟踪器活动轴系锁死后安装至双轴转台上，记录星体跟踪器零位偏置值；标定穹顶中基准星的方位、俯仰零位，并记录转台方位、俯仰元件的测角原始值作为零位偏置值；分别扣除待测星体跟踪器零位偏置值、转台零位偏置值；标定穹顶上模拟星目标的方位、俯仰角度作为各模拟星目标的理论位置值；利用星体跟踪器轴系对模拟星目标进行跟踪量测，记录各模拟星目标的实测位置值；根据各模拟星目标的理论位置值与实测位置值，结合轴系误差模型解算天文导航系统轴系误差参数。通过该方案可以在室内无准确安装姿态信息条件下完成轴系误差参数标定，显著提升天文导航系统轴系误差标定精度。统轴系误差标定精度。统轴系误差标定精度。

【技术实现步骤摘要】
一种天文导航系统轴系参数标定方法


[0001]本专利技术属于天文导航领域，尤其涉及一种天文导航系统轴系参数标定方法。

技术介绍

[0002]小视场天文导航系统通常包含控制跟踪轴系，其在加工装配过程中不可避免的存在轴系误差。轴系误差包含视轴方位偏差、方位俯仰非正交偏差、俯仰测角零位偏差等，会导致测星光轴实际指向与测角元件测量值不符，影响天文导航系统星目标测量精度，进而限制天文导航系统定位定向性能的提升。
[0003]目前，轴系误差参数标定的方案有光学标定方案和实际测星标定方法：光学标定方法是在装配过程中利用光学准直方法，旋转轴系记录准直光斑变化值解算轴系误差参数，该方案轴系误差参数测量精度高，但只能在装配过程中进行，对装配完成后在试验、贮存过程中产生的轴系误差无法量测；实际测星标定方法是在室外固定基座上利用真实星目标完成标定，该方案简单易行，但需要天气条件满足天文导航系统地面测星要求，同时，由于无法获取真实的基座安装误差，需要对安装误差和天文导航系统轴系误差进行估计，精度相对较低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种天文导航系统轴系参数标定方法，用于解决轴系误差参数标定无法对装配完成后的轴系误差进行量测，或标定条件较高、精度相对较低的问题。
[0005]在本专利技术实施例的第一方面，提供了一种天文导航系统轴系参数标定方法，包括：通过轴系锁定工装将待测星体跟踪器活动轴系锁死后，将待测星体跟踪器固定安装至穹顶中心处的高精度双轴转台上，记录待测星体跟踪器中方位、俯仰元件的测角原始值，将所述测角原始值作为星体跟踪器零位偏置值；基于设置在穹顶中心处的高精度双轴转台及锁定的待测星体跟踪器标定穹顶中基准星的方位、俯仰零位，并记录转台方位、俯仰元件的测角原始值作为转台零位偏置值；通过星体跟踪器软件扣除待测星体跟踪器零位偏置值，通过转台控制软件扣除转台零位偏置值，实现星体跟踪器及转台的测试零位设定；通过高精度转台及锁定的待测星体跟踪器标定穹顶上模拟星目标的方位、俯仰角度，将所述方位、俯仰角度作为各模拟星目标的理论位置值；固定双轴转台至实测测角值零位处，取下待测星体跟踪器轴系锁定工装后，利用星体跟踪器轴系对模拟星目标进行跟踪量测，将记录的量测测角结果作为各模拟星目标的实测位置值；根据各模拟星目标的理论位置值与实测位置值，结合轴系误差模型解算天文导航系统轴系误差参数。
[0006]本专利技术实施例提供的基于穹顶进行天文导航系统轴系参数标定的方法，可以在条
纹导航系统装配过程完成后进行误差参数标定，能避免装配后试验、贮存过程中由应力释放等因素引起的轴系误差缓变情况。利用穹顶模拟星目标进行标定，可以降低实际测星对天气条件的要求，独立完成安装姿态标定，实现天文导航系统轴系误差参数高精度标校解算，有效提升轴系误差参数标校的精度。
附图说明
[0007]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
[0008]图1为本专利技术一个实施例提供的一种穹顶布局结构示意图；图2为本专利技术一个实施例提供的一种天文导航系统轴系参数标定方法的流程示意图；图3为本专利技术一个实施例提供的锁定星体跟踪器测量穹顶基准星目标的示意图。
具体实施方式
[0009]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0010]应当理解，本专利技术的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。
[0011]本专利技术实施例提供一种利用穹顶进行天文导航系统轴系误差参数标定的方法，适用于天文导航系统设备成品，即用于包含跟踪轴系的天文导航系统成品室内标校，能在室内测试环境中，无准确安装姿态信息条件下实现设备轴系误差参数标定。
[0012]所述穹顶是一种室内人工天球模拟装置，一般包括大型遮光球罩、多台星模拟器（含基准星、测试星等）、设置于光路汇聚中心的高精度转台、控制机柜及配套设施等，穹顶建成后利用高精度经纬仪完成各模拟星目标的地理高度、方位参数测量，穹顶整体布局图具体如图1所示。
[0013]该穹顶系统包括六组分散设置的星模拟器作为测试用的星目标，在水平高度处设置了一个宽频带星模拟器作为基准星目标，穹顶中心位置设置了一台高精度双轴转台，所有星模拟器光轴汇聚于转台负载平台处。
[0014]请参阅图2，本专利技术实施例提供的一种天文导航系统轴系参数标定方法的流程示意图，包括：S201、通过轴系锁定工装将待测星体跟踪器活动轴系锁死后，将待测星体跟踪器固定安装至穹顶中心处的高精度双轴转台上，记录待测星体跟踪器中方位、俯仰元件的测
角原始值，将所述测角原始值作为星体跟踪器零位偏置值；所述轴系锁定工装是符合待测星体跟踪器结构设计特点的专用装置，安装后可将星体跟踪器的方位和俯仰轴系机械锁定，锁定精度优于1角秒。待测星体跟踪器锁定时，其光轴指向与其轴系测角零位方向一致。
[0015]工装锁定后，记录此时待测星体跟踪器中方位及俯仰元件的测角原始值A
s0
、E
s0
，分别作为待测星体跟踪器的方位、俯仰测角零位偏置值。
[0016]具体的，调整待测星体跟踪器活动轴系，使跟踪器镜头的水平方向对准外部安装靠面，镜头的俯仰方向水平，精度优于第一预定值（如精度优于5
°
）；通过专用的星体跟踪器轴系锁定工装固定待测星体跟踪器的活动轴系，锁定性能优于第二预定值（如性能优于1角秒）；将锁定后的待测星体跟踪器固定在高精度双轴转台上，记录待测星体跟踪器中方位、俯仰元件的测角原始值。
[0017]S202、基于设置在穹顶中心处的高精度双轴转台及锁定的待测星体跟踪器标定穹顶中基准星的方位、俯仰零位，并记录转台方位、俯仰元件的测角原始值作为转台零位偏置值；其中，旋转高精度双轴转台，使待测星体跟踪器光轴与穹顶中的基准星完成方位、俯仰方向准直，并使基准星目标位置稳定于跟踪器视场中固定位置，记录当前转台的方位、俯仰元件的测角值，如图3所示。
[0018]一般的，高精度转台双轴定位精度均为0.5角秒，将待测星体跟踪器固定在转台上后，通过调整双轴转台方位、俯仰轴系（测角精度），带动待测星体跟踪器光轴转动，使得穹顶中的模拟基准星目标进入星体跟踪器视场，并稳定于视场中心脱靶量值TMx=0，TMy=0位置处，稳定精度优于1角秒。记录此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天文导航系统轴系参数标定方法，其特征在于，包括：通过轴系锁定工装将待测星体跟踪器活动轴系锁死后，将待测星体跟踪器固定安装至穹顶中心处的高精度双轴转台上，记录待测星体跟踪器中方位、俯仰元件的测角原始值，将所述测角原始值作为星体跟踪器零位偏置值；基于设置在穹顶中心处的高精度双轴转台及锁定的待测星体跟踪器标定穹顶中基准星的方位、俯仰零位，并记录转台方位、俯仰元件的测角原始值作为转台零位偏置值；通过星体跟踪器软件扣除待测星体跟踪器零位偏置值，通过转台控制软件扣除转台零位偏置值，实现星体跟踪器及转台的测试零位设定；通过高精度转台及锁定的待测星体跟踪器标定穹顶上模拟星目标的方位、俯仰角度，将所述方位、俯仰角度作为各模拟星目标的理论位置值；固定双轴转台至实测测角值零位处，取下待测星体跟踪器轴系锁定工装后，利用星体跟踪器轴系对模拟星目标进行跟踪量测，将记录的量测测角结果作为各模拟星目标的实测位置值；根据各模拟星目标的理论位置值与实测位置值，结合轴系误差模型解算天文导航系统轴系误差参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过轴系锁定工装将待测星体跟踪器活动轴系锁死后，将待测星体跟踪器固定安装至穹顶中心处的高精度双轴转台上，记录待测星体跟踪器中方位、俯仰元件的测角原始值具体为：调整待测星体跟踪器活动轴系，使跟踪器镜头的水平方向对准外部安装靠面，镜头的俯仰方向水平，精度优于第一预定值；通过专用的星体跟踪器轴系锁定工装固定待测星体跟踪器的活动轴系，锁定性能优于第二预定值；将锁定后的待测星体跟踪器固定在高精度双轴转台上，记录待测星体跟踪器中方位、俯仰元件的测角原始值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于设置在穹顶中心处的高精度双轴转台及锁定的待测星体跟踪器标定穹顶中基准星的方位、俯仰零位，并记录转台方位、俯仰元件的测角原始值作为转台零位偏置值包括：旋转高精度双轴转台，使待测星体跟踪器光轴与穹顶中的基准星完成方位、俯仰方向准直，并使基准星目标位置稳定于跟踪器视场中固定位置，记录当前转台的方位、俯仰元件的测角值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过星体跟踪器软件扣除待测星体跟踪器零位偏置值，通过转台控制软件扣除转台零位偏置值，实现星体跟踪器及转台...

【专利技术属性】
技术研发人员：段溪川，陈志凌，白亚龙，谢伦治，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：