本文關(guān)鍵詞：星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的測(cè)試監(jiān)測(cè)方法及其誤差分析

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【摘要】：地磁導(dǎo)航因其自主式、全天候、無誤差積累、精度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航天、航空、航海等領(lǐng)域,是一種新型的導(dǎo)航系統(tǒng)。采用先進(jìn)技術(shù)對(duì)地磁場(chǎng)的精密測(cè)量,提高磁測(cè)精度,建立精密的地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)庫,已成為當(dāng)今地磁導(dǎo)航領(lǐng)域中熱點(diǎn)課題之一。衛(wèi)星地磁測(cè)量是獲取全球地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的重要工具,可以全球、全天候、高精度的測(cè)量地磁場(chǎng),獲取高質(zhì)量、高精度的全球地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)。星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的標(biāo)定精度是決定整個(gè)衛(wèi)星地磁測(cè)量系統(tǒng)磁測(cè)精度的關(guān)鍵技術(shù)之一,如何提高安裝矩陣的標(biāo)定精度具有重要的研究意義,本文對(duì)星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的測(cè)試與監(jiān)測(cè)方法展開了深入研究。論述了衛(wèi)星地磁測(cè)量系統(tǒng)的組成以及安裝矩陣的測(cè)試必要性,包括地面測(cè)試與在軌監(jiān)測(cè);給出了一系列相關(guān)坐標(biāo)系,論述了星敏感器、磁強(qiáng)計(jì)在不同坐標(biāo)系下的誤差模型,推導(dǎo)了在地理坐標(biāo)下的磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)表示;給出了安裝矩陣的室外測(cè)試和室內(nèi)轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試總體方案設(shè)計(jì),給出了自準(zhǔn)直儀-平面鏡和光柵測(cè)角的在軌監(jiān)測(cè)總體方案設(shè)計(jì),并論證了方案的可行性和精度分析。以上研究為安裝矩陣的測(cè)試工作奠定了基礎(chǔ)。利用已知地磁場(chǎng)強(qiáng)度、恒星星矢與當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度設(shè)計(jì)了星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的室外測(cè)試方案,給出了安裝矩陣的具體表示。基于Monte Carlo方法設(shè)計(jì)了仿真算法辨識(shí)誤差參數(shù),對(duì)誤差參數(shù)的辨識(shí)精度及星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的各夾角測(cè)量精度進(jìn)行了誤差分析。仿真表明,室外測(cè)試方法對(duì)星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的各夾角測(cè)量精度較低,不能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。利用高精度的無磁轉(zhuǎn)臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)、恒星模擬器、經(jīng)緯儀及其他測(cè)量設(shè)備設(shè)計(jì)了星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的室內(nèi)測(cè)試方案,給出了安裝矩陣的具體表示。設(shè)計(jì)了仿真算法,驗(yàn)證了誤差參數(shù)的分布特性,并對(duì)誤差參數(shù)的辨識(shí)精度及星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)安裝矩陣的各夾角測(cè)量精度進(jìn)行了誤差分析。仿真表明,室內(nèi)轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試精度較高,安裝矩陣各夾角的測(cè)試精度優(yōu)于5",滿足系統(tǒng)的指標(biāo)要求。利用光學(xué)的自準(zhǔn)直原理設(shè)計(jì)了一套自準(zhǔn)直儀-平面反射鏡監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并利用高精度的分度頭對(duì)其進(jìn)行了標(biāo)定,測(cè)量精度滿足指標(biāo)要求。設(shè)計(jì)了地面功能性監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了自準(zhǔn)直儀-平面反射鏡監(jiān)測(cè)法的可行性,測(cè)量精度也達(dá)到了指標(biāo)要求。利用光柵的莫爾條紋測(cè)角原理,設(shè)計(jì)了一套光柵監(jiān)測(cè)系統(tǒng),分析了其測(cè)量不確定度,滿足指標(biāo)要求。利用地面功能性監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了光柵監(jiān)測(cè)方法的可行性,測(cè)量精度也達(dá)到了指標(biāo)要求。
【關(guān)鍵詞】：星敏感器 磁強(qiáng)計(jì) 姿態(tài)測(cè)量 衛(wèi)星地磁測(cè)量 誤差分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN966
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景和意義9-11
• 1.2 衛(wèi)星地磁測(cè)量概述11-13
• 1.3 課題主要內(nèi)容13-15
• 第2章 磁測(cè)系統(tǒng)組成及安裝矩陣測(cè)量總體方案設(shè)計(jì)15-30
• 2.1 引言15
• 2.2 坐標(biāo)系的建立15-18
• 2.3 磁強(qiáng)計(jì)、星敏感器誤差模型18-20
• 2.3.1 磁強(qiáng)計(jì)誤差模型18-19
• 2.3.2 星敏感器誤差模型19-20
• 2.4 安裝矩陣測(cè)試的整體方案設(shè)計(jì)20-23
• 2.4.1 安裝矩陣的室外測(cè)試整體方案設(shè)計(jì)20-22
• 2.4.2 安裝矩陣的室內(nèi)測(cè)試整體方案設(shè)計(jì)22-23
• 2.5 安裝矩陣監(jiān)測(cè)的整體方案設(shè)計(jì)23-29
• 2.5.1 自準(zhǔn)直儀-平面鏡監(jiān)測(cè)法23-27
• 2.5.2 光柵測(cè)角監(jiān)測(cè)法27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 安裝矩陣的室外測(cè)試30-55
• 3.1 引言30
• 3.2 室外測(cè)試準(zhǔn)備工作30-31
• 3.3 磁強(qiáng)計(jì)與地理坐標(biāo)系間的姿態(tài)矩陣31-35
• 3.4 星敏感器與地理坐標(biāo)系間的姿態(tài)矩陣35-39
• 3.5 誤差分析39-53
• 3.5.1 磁強(qiáng)計(jì)與地理坐標(biāo)系姿態(tài)矩陣誤差分析39-45
• 3.5.2 星敏感器與地理坐標(biāo)系姿態(tài)矩陣誤差分析45-50
• 3.5.3 磁強(qiáng)計(jì)與星敏感器安裝矩陣的誤差分析50-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第4章 安裝矩陣的室內(nèi)轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試55-76
• 4.1 引言55
• 4.2 室內(nèi)測(cè)試準(zhǔn)備工作55-57
• 4.3 磁強(qiáng)計(jì)與轉(zhuǎn)臺(tái)零位間的姿態(tài)矩陣57-60
• 4.4 星敏感器與轉(zhuǎn)臺(tái)零位間的姿態(tài)矩陣60-63
• 4.5 誤差分析63-74
• 4.5.1 磁強(qiáng)計(jì)與轉(zhuǎn)臺(tái)零位坐標(biāo)系的安裝矩陣誤差分析63-68
• 4.5.2 星敏感器與轉(zhuǎn)臺(tái)零位坐標(biāo)系的安裝矩陣誤差分析68-72
• 4.5.3 星敏感器與磁強(qiáng)計(jì)間安裝矩陣的誤差分析72-74
• 4.6 本章小節(jié)74-76
• 第5章 安裝矩陣變化的監(jiān)測(cè)方案76-93
• 5.1 引言76
• 5.2 自準(zhǔn)直儀-平面反射鏡監(jiān)測(cè)法76-80
• 5.3 自準(zhǔn)直儀監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)及誤差分析80-84
• 5.3.1 扭矩實(shí)驗(yàn)80-82
• 5.3.2 彎矩實(shí)驗(yàn)82-84
• 5.4 光柵監(jiān)測(cè)法84-85
• 5.5 光柵監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)及誤差分析85-91
• 5.5.1 扭矩實(shí)驗(yàn)86-87
• 5.5.2 彎矩實(shí)驗(yàn)87-91
• 5.6 本章小結(jié)91-93
• 結(jié)論93-95
• 參考文獻(xiàn)95-98
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果98-100
• 致謝100

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本文編號(hào)：1106103