基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法技術

本發明專利技術公開了一種基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法，實現使用激光跟蹤儀測量太陽翼裝星時星體的偏航值、俯仰值、滾動值及太陽翼展開架導軌的水平度與直線度的測量。本發明專利技術的方法突破了太陽翼裝星時星體姿態及太陽翼展開架的精度測量工作單一依靠經緯儀加偏距頭測量方法的工藝瓶頸，將系統測量精度由目前的0.2mm提高到0.1mm，滿足了星體姿態調整精度0.15mm的需求，解決了型號研制過程中出現的難題，提高了測量能力與測量效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于工業測量
，具體涉及一種基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法。
技術介紹
在航天領域，太陽翼是將太陽能轉換為電能并提供給衛星使用的重要設備，其能否正常工作事關航天任務的成敗。所以，太陽翼的正常工作一直受到宇航界的高度關注。在衛星總裝階段，要保證太陽翼的正常工作，一方面，為保證太陽翼與星體的準確對接，太陽翼裝星時星體的姿態必須滿足設計要求；另一方面，太陽翼安裝在衛星上后，其展開試驗的時間也必須滿足設計要求。太陽翼展開試驗是在太陽翼展開架上進行的，為了保證展開試驗時間滿足設計要求，展開架的精度也須滿足設計要求。可見，星體姿態及太陽翼展開架的精度測量至關重要，是航天型號工作中的一項關鍵測試內容。目前，太陽翼裝星時星體姿態及太陽翼展開架的精度測量工作是使用傳統的經緯儀加偏距頭的測量方法進行的，該方法的測量精度為0.2mm，但一些在研型號星體姿態測量精度的要求已經從0.2mm提高到0.15mm，使用傳統經緯儀加偏距頭的測量方法已經不能滿足型號對測量精度的需求(雖然精度僅提高0.05mm，但卻很難解決該問題)。另外，偏距頭已經停產，在以后的工作中存在因偏距頭故障而導致不能進行星體姿態及太陽翼展開架精測的風險。所以，專利技術一種星體姿態及太陽翼展開架精度測量的新方法是型號研制的迫切需求。激光跟蹤儀是近年出現的一種精密的三坐標測量儀器，它具有測量精度高、測量范圍大、實時快速、便于移動等優點，已經在型號精測中進行了廣泛的應用，但到目前為止還未在星體姿態調整及太陽翼展開架的精測中進行驗證使用,如何使用該裝置在太陽翼展開架的測量中也是不清楚的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法，實現使用激光跟蹤儀測量太陽翼裝星時星體姿態及太陽翼展開架的精度，旨在提高測量精度，滿足型號對測量精度日益提高的需求，提高測量效率，同時也增加測量方法的多樣性，避免因偏距頭停產或故障而影響型號工作。為達到以上目的，本專利技術采用的方法步驟如下：基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法，包括1)太陽翼展開架的精度測量和2)星體姿態的測量，太陽翼展開架的精度測量包括太陽翼展開架導軌水平度與直線度測量，具體包括：(1)在平行于太陽翼展開架的導軌方向并距離太陽翼展開架一端2米～3米的位置架設激光跟蹤儀，并將其調平，使其豎軸垂直于大地水平面；(2)將帶有磁性的激光跟蹤儀靶座用膠粘貼固定在太陽翼展開架精測工裝上；(3)將精測工裝固定在已安裝在太陽翼展開架導軌上的并可自由滑動的滑動小車上；(4)將激光跟蹤儀的測量靶球放置在磁性靶座上；(5)移動滑動小車，將激光跟蹤儀的測量靶球分別放置在太陽翼展開架導軌的每一跨上，激光跟蹤儀測量采數；(6)對測得的數據進行處理得到導軌的水平度和直線度；星體姿態的測量包括以下步驟：(1)在太陽翼展開架下平行于導軌方向并距離星體6米～7米的位置架
設激光跟蹤儀，調平激光跟蹤儀，使其豎軸垂直于大地水平面；(2)移動滑動小車，將激光跟蹤儀的測量靶球分別放置在太陽翼展開架導軌上10個不同位置處，激光跟蹤儀分別測量采集數據。太陽翼展開架導軌的水平度與直線度根據處理得到的測量值已調整合格，將太陽翼展開架導軌的長度10等分，每隔1/10長度為一測量位置處；(3)將激光跟蹤儀的靶球分別放置在太陽翼的三個壓緊座的爆炸螺栓安裝孔上，激光跟蹤儀測量采集數據。太陽翼壓緊座是太陽翼在衛星上的收攏固定裝置，太陽翼壓緊座上有爆炸螺栓安裝孔用以安裝爆炸螺栓，待衛星進入軌道后通過爆炸螺栓的爆炸解鎖來使太陽翼壓緊座失效，進而使太陽翼展開并工作。太陽翼展開后，衛星僅通過帆板驅動機構來控制太陽翼；(4)對獲得的數據進行處理就可以得到星體的偏航值、俯仰值及滾動值。其中，太陽翼展開架是由主導軌、副導軌、搖臂架、吊掛裝置及支架組成。其中，將激光跟蹤儀的靶球分別放置在太陽翼的三個壓緊座的爆炸螺栓安裝孔上，使用激光跟蹤儀分別測量，即可獲得太陽翼的三個壓緊座在水平坐標系下的坐標值；分別將三個壓緊座中的兩個壓緊座坐標中的X′值或Y′值相減即可得到星體的偏航值、俯仰值和滾動值。本專利技術提出了基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法，具有如下的效果：突破了星體姿態及太陽翼展開架的精度測量工作單一依靠經緯儀加偏距頭測量方法進行的工藝瓶頸，提高了系統測量精度，滿足了星體姿態調整精度設計要求提高的需求，提高了測量效率，同時也為星體姿態調整精度設計要求的再提高做好了技術儲備，增加了星體姿態及太陽翼展開架精度測量手段的多樣性，避免了因偏距頭故障而影響星體姿態及太陽翼展開架精測的風險。本專利技術的測量方法精度為0.1mm，高于經緯儀加偏距頭方法0.2mm的測
量精度，能夠滿足在研型號0.15mm的測量精度需求，解決了型號研制過程中出現的難題，提高了測量能力，增加了測量手段。附圖說明圖1為本專利技術的太陽翼展開架精度測量方法的示意圖。其中，圖1中1為激光跟蹤儀；2為太陽翼展開架；3為滑動小車；4為太陽翼展開架精度測量工裝即精測工裝；5為磁性靶座；6為激光跟蹤儀測量靶球；7為太陽翼展開架導軌。圖2為本專利技術的星體姿態測量方法的示意圖。其中，圖2中21～26分別為太陽翼壓緊座；27為爆炸螺栓安裝孔；6為激光跟蹤儀測量靶球；1為激光跟蹤儀；8為衛星。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法進行詳細說明，這些說明僅僅是示意性的，并不旨在對本專利技術的保護范圍進行任何限制。太陽翼展開架的精度測量方法包括太陽翼展開架導軌水平度及直線度的測量方法。參見圖1，在太陽翼展開架精度測量的一具體實施方式中，在平行于太陽翼展開架導軌7的方向且距離太陽翼展開架2一端2米～3米的位置處架設激光跟蹤儀1，將激光跟蹤儀1調平，使激光跟蹤儀坐標系的豎直軸(Z軸)垂直于大地水平面；將帶有磁性的激光跟蹤儀靶座即磁性靶座5用膠粘貼固定在太陽翼展開架精測工裝4上；將精測工裝4固定在太陽翼展開架導軌7的滑動小車3(已安裝在導軌上并可自由滑動)上；將激光跟蹤儀1的測量靶球6放置在磁性靶座5上，移動滑動小車3，將滑動小車3分別停放在導軌每一跨(共20跨，每1跨長0.5米)上，使用經過調平的激光跟蹤儀1分別測量，記錄測量數據。20個測量數據中Z向坐標的最大值與最小值之差除以二者所在導軌的長度即為導軌的水平度。將激光跟蹤儀1測得的20跨導軌的坐標值通過最小二乘法擬合成一條直線；將第1跨的坐標值
作為原點，以擬合的直線為X′軸，以激光跟蹤儀垂直于水平面的豎軸為Z′軸構建坐標系，Y′軸由右手法則確定，新構建的坐標系的Y′軸垂直于被測量的導軌；太陽翼展開架2第1跨至第20跨在新構建坐標系下的測量值的Y′向坐標值就反映了導軌的直線度，第1跨至第20跨Y′向坐標測量值中的最大值與最小值之差即為太陽翼展開架導軌7的直線度。參見圖2，在本專利技術的一星體姿態測量的具體實施方式中，在太陽翼展開架2下平行于導軌方向并距離星體6米～7米的位置架設激光跟蹤儀1，然后調平激光跟蹤儀，使其豎軸(Z軸)垂直于大地水平面；移動滑動小車3，將激光跟蹤儀1的測量靶球6分別放置在太陽翼展開架導軌7(導軌的水平度與直線度已經調整合本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法，包括1)太陽翼展開架的精度測量和2)星體姿態的測量，太陽翼展開架的精度測量包括太陽翼展開架導軌水平度與直線度測量，具體包括：(1)在平行于太陽翼展開架的導軌方向并距離太陽翼展開架一端2米～3米的位置架設激光跟蹤儀，并將其調平，使其豎軸垂直于大地水平面；(2)將帶有磁性的激光跟蹤儀靶座用膠粘貼固定在太陽翼展開架精測工裝上；(3)將精測工裝固定在已安裝在太陽翼展開架導軌上的并可自由滑動的滑動小車上；(4)將激光跟蹤儀的測量靶球放置在磁性靶座上；(5)移動滑動小車，將激光跟蹤儀的測量靶球分別放置在太陽翼展開架導軌的每一跨上，激光跟蹤儀測量采集數據；(6)對測得的數據進行處理得到導軌的水平度和直線度；星體姿態的測量包括以下步驟：(1)在太陽翼展開架下平行于導軌方向并距離星體6米～7米的位置架設激光跟蹤儀，調平激光跟蹤儀，使其豎軸垂直于大地水平面；(2)移動滑動小車，將激光跟蹤儀的測量靶球分別放置在太陽翼展開架導軌上10個不同位置處，激光跟蹤儀分別測量采集數據。太陽翼展開架導軌的水平度與直線度根據處理得到的測量值已調整合格，將太陽翼展開架導軌的長度10等分，每隔1/10長度為一測量位置處；(3)將激光跟蹤儀的靶球分別放置在太陽翼的三個壓緊座的爆炸螺栓安裝孔上,激光跟蹤儀測量采集數據。太陽翼壓緊座為太陽翼在衛星上的收攏固定裝置，太陽翼壓緊座上設置有爆炸螺栓安裝孔用以安裝爆炸螺栓，待衛星進入軌道后通過爆炸螺栓的爆炸解鎖來使太陽翼壓緊座失效，進而使太陽翼展開并工作；(4)對獲得的數據進行處理就可以得到星體的偏航值、俯仰值及滾動值。...

【技術特征摘要】
1.基于激光跟蹤儀的星體姿態及太陽翼展開架精度測量方法，包括1)太陽翼展開架的精度測量和2)星體姿態的測量，太陽翼展開架的精度測量包括太陽翼展開架導軌水平度與直線度測量，具體包括：(1)在平行于太陽翼展開架的導軌方向并距離太陽翼展開架一端2米～3米的位置架設激光跟蹤儀，并將其調平，使其豎軸垂直于大地水平面；(2)將帶有磁性的激光跟蹤儀靶座用膠粘貼固定在太陽翼展開架精測工裝上；(3)將精測工裝固定在已安裝在太陽翼展開架導軌上的并可自由滑動的滑動小車上；(4)將激光跟蹤儀的測量靶球放置在磁性靶座上；(5)移動滑動小車，將激光跟蹤儀的測量靶球分別放置在太陽翼展開架導軌的每一跨上，激光跟蹤儀測量采集數據；(6)對測得的數據進行處理得到導軌的水平度和直線度；星體姿態的測量包括以下步驟：(1)在太陽翼展開架下平行于導軌方向并距離星體6米～7米的位置架設激光跟蹤儀，調平激光跟蹤儀，使其豎軸垂直于大地水平面；(2)移動滑動小車，將激光跟蹤儀的測量靶球分別放置在太陽翼展開架導軌上10個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王偉，任春珍，李曉歡，劉浩淼，劉廣通，陶力，阮國偉，郭潔瑛，劉笑，
申請(專利權)人：北京衛星環境工程研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11