大型天线机械指向精度测量方法与流程

本发明涉及测量技术，具体涉及一种大型天线机械指向精度测量方法。

背景技术：

天线指向精度是指天线阵面的法线(机械轴)与星体坐标系的夹角关系，主要为入轨后调整卫星姿态提供参考数据，提高天线工作效率。

目前，受限于运载火箭整流罩空间限制，星体的结构尺寸较小，而天线阵面展开后尺寸较大。天线机械指向精度测量过程中，当天线阵面展开后，星体基准面测量点隐藏在天线后方，测量时因天线阵面干涉，星体基准测量点测量精度较低或测量不到，造成建立的星体坐标系产生较大偏差，导致天线机械指向精度测量误差较大。这里大型天线是指星体结构尺寸较小，而天线阵面展开后尺寸较大的天线。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大型天线机械指向精度测量方法，提高测量精度。

为了达到上述的目的，本发明提供一种大型天线机械指向精度测量方法，包括：在星体两侧分别设置立柱，所述立柱上设有测量点；在天线阵面展开前，拍摄星体基准测量点和立柱测量点，建立星体坐标系与立柱坐标系之间的关系；展开天线阵面，拍摄天线阵面测量点和立柱测量点，建立天线阵面坐标系与立柱坐标系之间的关系；根据星体坐标系与立柱坐标系之间的关系以及天线阵面坐标系与立柱坐标系之间的关系，得到星体坐标系与天线阵面坐标系的关系，即天线机械指向精度。

上述大型天线机械指向精度测量方法，其中，所述立柱测量点的高度高于星体基准测量点的高度，所述立柱测量点的尺寸大于星体基准测量点的尺寸。

上述大型天线机械指向精度测量方法，其中，采用摄影测量相机拍摄多张星体基准测量点和立柱测量点的图像；利用图像处理软件处理星体基准测量点和立柱测量点的图像，得到星体基准测量点和立柱测量点的三维坐标；利用星体基准测量点的三维坐标拟合得到星体坐标系a，利用立柱测量点的三维坐标拟合得到立柱坐标系b；计算星体坐标系a与立柱坐标系b的关系r1，

a＝r1*b(1)

其中，r1是立柱坐标系b相对于星体坐标系a的旋转矩阵。

上述大型天线机械指向精度测量方法，其中，采用摄影测量相机拍摄多张天线阵面测量点和立柱测量点的图像；利用图像处理软件处理天线阵面测量点和立柱测量点的图像，得到天线阵面测量点和立柱测量点的三维坐标；利用天线阵面测量点的三维坐标拟合得到以天线法线为z轴的天线阵面坐标系c，利用立柱测量点的三维坐标拟合得到立柱坐标系b；计算天线阵面坐标系c与立柱坐标系b的关系r2，

b＝r2*c(2)

其中r2是天线阵面坐标系c相对于立柱坐标系b的旋转矩阵。

上述大型天线机械指向精度测量方法，其中，天线阵面坐标系c与星体坐标系a的关系r如公式(3)和公式(4)

r＝r1*r2(3)

a＝r*c(4)

其中，r是旋转矩阵r1和r2的积；矩阵r中绕星体x轴的夹角rx与绕星体y轴的夹角ry为天线阵面法线与星体坐标系的机械指向精度。

上述大型天线机械指向精度测量方法，其中，测量过程中，测量立柱与星体保持相对静止。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明的大型天线机械指向精度测量方法，在星体两侧设置测量立柱，把隐藏在天线阵面后方的星体基准测量点通过立柱测量点转换与天线阵面建立关系，避免测量时因天线阵面干涉，星体基准测量点测量精度较低引起误差，解决了现有技术中的大型天线机械指向精度测量精度偏低的问题，满足提高天线指向精度测量精度的目的；

本发明的大型天线机械指向精度测量方法，能够广泛适用于提高大型天线机械指向精度的测量精度，特别是星体基准较小，而天线阵面尺寸较大的结构类型。

附图说明

本发明的大型天线机械指向精度测量方法由以下的实施例及附图给出。

图1为本发明较佳实施例中天线阵面展开前立柱坐标系与星体坐标系标定示意图。

图2为本发明较佳实施例中天线阵面展开后天线阵面坐标系与星体坐标系标定示意图。

具体实施方式

以下将结合图1～图2对本发明的大型天线机械指向精度测量方法作进一步的详细描述。

本发明的大型天线机械指向精度测量方法包括：

在星体两侧分别设置立柱，所述立柱上设有测量点；

在天线阵面展开前，拍摄星体基准测量点和立柱测量点，建立星体坐标系与立柱坐标系之间的关系；

展开天线阵面，拍摄天线阵面测量点和立柱测量点，建立天线阵面坐标系与立柱坐标系之间的关系；

根据星体坐标系与立柱坐标系之间的关系以及天线阵面坐标系与立柱坐标系之间的关系，得到星体坐标系与天线阵面坐标系的关系，即天线机械指向精度。

本发明的大型天线机械指向精度测量方法，把隐藏在天线阵面后方的星体基准测量点通过立柱测量点转换与天线阵面建立关系，避免测量时因天线阵面干涉，星体基准测量点测量精度较低引起误差，解决了现有技术中的大型天线机械指向精度测量精度偏低的问题，满足提高天线指向精度测量精度的目的。

现以具体实施例详细说明本发明的大型天线机械指向精度测量方法。

图1所示为本发明较佳实施例中天线阵面展开前立柱坐标系与星体坐标系标定示意图。

如图1，星体1的两侧各安装有一折叠天线阵面2，在星体1外表面上粘贴有若干星体基准测量点3。

本实施例的大型天线机械指向精度测量方法包括如下步骤：

1)如图1所示，在星体1的两侧各安装一测量立柱4，在所述测量立柱4上粘贴有若干立柱测量点5；

所述测量立柱4的安装位置应保证天线阵面能顺利、安全展开，即所述测量立柱4的安装位置不妨碍天线阵面展开；

所述立柱测量点5的数量及粘贴位置根据实际情况确定，较佳地，所述立柱测量点5的高度高于星体基准测量点3的高度，所述立柱测量点5的尺寸大于星体基准测量点3的尺寸；

2)获取星体基准测量点3和立柱测量点5图像，利用图像建立星体坐标系与立柱坐标系之间的关系；

在天线阵面2展开前，利用摄影测量相机6拍摄多张星体基准测量点3和立柱测量点5的图像，拍摄位置均布在星体1和测量立柱4的周围；

利用图像处理软件处理星体基准测量点3和立柱测量点5的图像，得到星体基准测量点3和立柱测量点5的三维坐标；利用星体基准测量点3的三维坐标拟合得到星体坐标系a(x星体、y星体、z星体)，利用立柱测量点5的三维坐标拟合得到立柱坐标系b(x立柱、y立柱、z立柱)，如图1；计算星体坐标系a与立柱坐标系b的关系r1，两个坐标系关系如公式(1)

a＝r1*b(1)

其中，r1是立柱坐标系b相对于星体坐标系a的旋转矩阵；

3)展开天线阵面2，获取天线阵面测量点7和立柱测量点5图像，建立天线阵面坐标系与立柱坐标系之间的关系；

图2所示为本发明较佳实施例中天线阵面展开后天线阵面坐标系与星体坐标系标定示意图；

如图2所示，星体1的两块天线面板展开后，在天线阵面2表面上粘贴若干天线阵面测量点7；两测量立柱4分别位于展开后天线阵面2的两侧；

利用摄影测量相机6拍摄多张天线阵面测量点7和立柱测量点5的图像，拍摄位置均布在星体1、天线阵面2和测量立柱4周围；

利用图像处理软件处理天线阵面测量点7和立柱测量点5的图像，得到天线阵面测量点7和立柱测量点5的三维坐标；利用天线阵面测量点7的三维坐标拟合得到以天线法线为z轴的天线阵面坐标系c(x天线、y天线、z天线)，利用立柱测量点5的三维坐标拟合得到立柱坐标系b(x立柱、y立柱、z立柱)，如图2；计算天线阵面坐标系c与立柱坐标系b的关系r2，两个坐标系关系如公式(2)

b＝r2*c(2)

其中r2是天线阵面坐标系c相对于立柱坐标系b的旋转矩阵；

测量立柱4要求与星体1保持相对静止；

4)求取星体坐标系与天线阵面坐标系的关系，即天线机械指向精度；

天线阵面坐标系c与星体坐标系a的关系r如公式(3)和公式(4)

r＝r1*r2(3)

a＝r*c(4)

其中，r是旋转矩阵r1和r2的积；

矩阵r中绕星体x轴的夹角rx与绕星体y轴的夹角ry为天线阵面法线与星体坐标系的机械指向精度。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。