一种船载无线电测量设备天线变形测量方法

摘要

一种船载无线电测量设备天线变形测量方法，涉及航天器姿态控制地面应用领域，解决现有技术无法实现对船载无线电测量设备自身变形测量的问题，本发明方法为：一、在船载无线电设备基座和三轴中心处分别安装星敏感器SS1，星敏感器SS2；二、船进坞坐墩时，无线电天线指向A=0°、E=90°并锁定，标定两星敏感器的安装矩阵；三、船航行时，锁定天线指向A=0°、E=90°，两星敏感器同时测星，并分别解算基座处和三轴中心处的船体姿态角；四、解算天线变形矩阵，求解天线等效变形角。本发明方法对惯导地平系下星敏感器姿态角进行了蒙气差修正，提高了变形角计算的精度。

主权项

一种船载无线电测量设备天线变形测量方法，其特征是，该方法包括以下步骤：步骤一、在船载无线电设备基座和三轴中心处分别安装星敏感器SS1和星敏感器SS2；步骤二、船进坞坐墩时，船载无线电设备天线指向方位角A＝0°、俯仰角E＝90°并锁定，船载标校经纬仪标定零位差和照准差，所述星敏感器SS1和星敏感器SS2分别标定主点、焦距以及光学畸变参数；船载标校经纬仪通过测星或者瞄方位标的方法确定测量船航向角K_真，采用高精度水平仪标定全船水平基准纵摇角Ψ_真、横摇角θ_真，获得惯导地平系到甲板坐标系转换矩阵R₀；两台星敏感器同时测星，分别获得星敏感器在J2000.0坐标系下姿态矩阵，对所述星敏感器SS1和星敏感器SS2在J2000.0坐标系下姿态矩阵经岁差、章动、自转、极移、船位修正，获得星敏感器在惯导地平系下姿态矩阵对所述的姿态矩阵经蒙气差修正，获得重构后的星敏感器在惯导地平系下姿态矩阵计算两星敏感器的安装矩阵所述两星敏感器的安装矩阵为星敏感器坐标系到甲板坐标系下的转换矩阵：$R_{si}^{bi}={\left(M_{gi}^{\prime si}\right)}^{-1}*R_0,$所述i＝1，2；步骤三、船航行时，锁定船载无线电设备天线指向方位角A＝0°、俯仰角E＝90°，两星敏感器同时测星，获得船航行时星敏感器在J2000.0坐标系下姿态矩阵，对所述姿态矩阵经岁差、章动、自转、极移、船位修正，获得船航行时星敏感器在惯导地平系下的姿态矩阵然后对姿态矩阵经蒙气差修正，获得重构后的船航行时星敏感器在惯导地平系下姿态矩阵根据步骤二获得的安装矩阵和重构后的船航行时星敏感器在惯导地平系下姿态矩阵计算船航行时船体姿态矩阵$R_{gi}^{bi}=C_{gi}^{\prime si}*R_{si}^{bi},$其中，g为惯导地平系，b为甲板坐标系，s为星敏感器坐标系；步骤四、计算天线变形矩阵，获得天线等效变形角，实现对天线变形的测量；设定三轴中心处相对基座存在变形B，根据步骤三计算的星敏感器SS1和星敏感器SS2测量船体姿态矩阵分别为具体关系为：式中，B为等效变形矩阵：$B=R_{g_1}^{b_1}{\left(R_{g_2}^{b_2}\right)}^{-1}=\left[\begin{array}{ccc}{b}_{11}& b_{12}& b_{13}\\ b_{21}& b_{22}& b_{23}\\ b_{31}& b_{32}& b_{33}\end{array}\right]$则由变形矩阵B解算变形等效欧拉角：$\left\{\begin{array}{c}{k}_{b0}=ta{n}^{-1}(b_{31}/b_{11})\\ {\psi }_{b0}={\sin }^{-1}\left(b_{21}\right)\\ {\theta }_{b0}=ta{n}^{-1}(-b_{23}/b_{22})\end{array}\right.$式中，k_b0、ψ_b0及θ_b0分别为天线三轴中心处的变形角中的等效艏挠角、等效纵挠角和等效横扭角；天线三轴中心相对天线基座的变形角的计算公式为：$\left\{\begin{array}{c}{k}_b=-k_{b0}\\ {\psi }_b={\psi }_{b0}\\ {\theta }_b={\theta }_{b0}\end{array}\right.$式中，k_b、ψ_b和θ_b分别为天线基座变形角中的艏挠角、纵挠角和横扭角。