【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种星敏感器、基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置和监测方法。
技术介绍
1、星敏感器是基于计算机视觉原理的光电测量仪器，其直接测量的物理量为恒星经光学系统在光电敏感器上形成的近圆形光斑的质心，经星矢量计算、星图匹配、姿态解算、数据融合等步骤处理，最终得到卫星姿轨控制系统所需的四元数(四元数包括节距、倾斜角、升交点赤经及轨道圆心高度)。按照频率来分，星敏感器的误差可以分为噪声等效角、视场周期低频误差和轨道周期低频误差。其中轨道周期低频误差对应了星敏感器光轴指向的变化，主要包括光机结构的热变形和光行差。前者可以通过光机结构设计及在轨工作期间精密温控将其控制在极小范围，后者可以通过gnc(guidance，制导、navigation，导航、control，控制)分系统给空间光电敏感器上注角速度经软件实时修正，最终将轨道周期低频误差控制在极小范围内。
2、载荷的基准变化一定程度上影响其工作质量。如对地观测相机的视轴指向与星敏感器所在姿态测量系统的关联基准精度将直接影响卫星的地面定位精度。通过机械固联方式能够减小一部分基准传递误差，但较难忽略轨道力、热环境等变化带来的星上基准光矢量变化。当星敏感器自身光轴变化很小可忽略时，需要建立星敏感器与卫星平台、载荷之间的基准传递关系，进而通过标校修正基准偏移，最终提高卫星的地面定位精度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种星敏感器、基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置和监测方法。
2、为实现上述目的
3、基座；
4、全反射式光学镜头，所述全反射式光学镜头设置于所述基座上；
5、多个横梁，多个所述横梁固定连接于所述全反射式光学镜头，且所述横梁垂直于所述全反射式光学镜头的光轴；
6、两个设置于相邻所述横梁上的斜切镜面；两个所述斜切镜面均与所述全反射式光学镜头的光轴之间成45°夹角。
7、可选的，沿所述全反射式光学镜头的周向均布有四个横梁，两个所述斜切镜面设置于相邻的两个所述横梁上，且两个所述斜切镜面的法向互相垂直。
8、可选的，所述斜切镜面由所述横梁表面加工形成。
9、可选的，所述横梁上设有镜面安装表面，两个所述斜切棱镜分别安装在所述横梁上的镜面安装表面形成所述斜切镜面。
10、可选的，所述星敏感器还包括遮光罩，所述遮光罩连接于所述基座，所述遮光罩上开设有透光孔，且所述透光孔与所述斜切镜面相对。
11、可选的，所述星敏感器还包括温控组件和光电探测器，所述温控组件和所述光电探测器连接于所述基座，所述温控组件用于对所述星敏感器进行精密温控，以确保所述星敏感器自身无形变或形变可忽略。
12、本专利技术还提供一种基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置，所述监测装置包括：
13、如上述的星敏感器；
14、基准光源，所述基准光源用于分别射出两束朝向所述斜切镜面且与所述全反射式光学镜头的光轴相垂直的平行光。
15、可选的，所述基准光源设置于所述星敏感器所在的整星上。
16、本专利技术还提供一种基于星敏感器的星上基准光矢量变化的监测方法，所述监测方法用于如上述的基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置，所述监测方法包括：
17、s10、所述基准光源分别向所述斜切棱镜发射两束互相垂直的平行光，两束平行光分别由两个所述斜切镜面反射后经全反射式光学镜头最终在星敏感器的光电探测器上形成光斑；
18、s20、采集所述光电探测器上的光斑，根据所述光斑位置变化分别计算所述基准光矢量绕星敏感器x轴和y轴的角位移。
19、可选的，在步骤s20中，根据所述光斑分别计算基准光矢量绕星敏感器x轴和y轴的角位移的计算公式为：
20、
21、
22、式中：δx、δy为光斑质心沿星敏感器x轴、y轴的位移；f为全反射式光学镜头的焦距
23、综上所述，与现有技术相比，本专利技术提供的一种星敏感器、基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置和监测方法，具有如下有益效果：
24、通过在横梁上设置斜切镜面用于反射基准光，测量基准光在探测器上的光斑变化，进而对基准光矢量变化进行在轨实测及标校，提高星敏感器星敏与姿态测量系统之间的关联基准精度，进而提高卫星的地面定位精度。
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1.一种星敏感器，其特征在于，所述星敏感器包括：
2.如权利要求1所述的星敏感器，其特征在于，沿所述全反射式光学镜头的周向均布有四个横梁，两个所述斜切镜面设置于相邻的两个所述横梁上，且两个所述斜切镜面的法向互相垂直。
3.如权利要求2所述的星敏感器，其特征在于，所述斜切镜面由所述横梁表面加工形成。
4.如权利要求2所述的星敏感器，其特征在于，所述横梁上设有镜面安装表面，两个所述斜切棱镜分别安装在所述横梁上的镜面安装表面形成所述斜切镜面。
5.如权利要求1所述的星敏感器，其特征在于，所述星敏感器还包括遮光罩，所述遮光罩连接于所述基座，所述遮光罩上开设有透光孔，且所述透光孔与所述斜切镜面相对。
6.如权利要求1所述的星敏感器，其特征在于，所述星敏感器还包括温控组件和光电探测器，所述温控组件和所述光电探测器连接于所述基座，所述温控组件用于对所述星敏感器进行精密温控，以确保所述星敏感器自身无形变或形变可忽略。
7.一种基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：
8.如权利要求7
9.一种基于星敏感器的基准光矢量变化的监测方法，其特征在于，所述监测方法用于如权利要求7-8任一项所述的基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置，所述监测方法包括：
10.如权利要求9所述的基于星敏感器的基准光矢量变化的监测方法，其特征在于，在步骤S20中，根据所述光斑分别计算基准光矢量绕星敏感器X轴和Y轴的角位移的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种星敏感器，其特征在于，所述星敏感器包括：
2.如权利要求1所述的星敏感器，其特征在于，沿所述全反射式光学镜头的周向均布有四个横梁，两个所述斜切镜面设置于相邻的两个所述横梁上，且两个所述斜切镜面的法向互相垂直。
3.如权利要求2所述的星敏感器，其特征在于，所述斜切镜面由所述横梁表面加工形成。
4.如权利要求2所述的星敏感器，其特征在于，所述横梁上设有镜面安装表面，两个所述斜切棱镜分别安装在所述横梁上的镜面安装表面形成所述斜切镜面。
5.如权利要求1所述的星敏感器，其特征在于，所述星敏感器还包括遮光罩，所述遮光罩连接于所述基座，所述遮光罩上开设有透光孔，且所述透光孔与所述斜切镜面相对。
6.如权利要求1所述的星敏感器，其特征在于，所述星敏感器还包括温控组...
【专利技术属性】
技术研发人员：董帅，白龙，吴永康，任平川，杜宇石，周星良，韩圣升，施维捷，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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