本文關(guān)鍵詞：星敏感器與磁強計安裝矩陣的測試監(jiān)測方法及其誤差分析

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【摘要】：地磁導航因其自主式、全天候、無誤差積累、精度高、適用范圍廣等優(yōu)點,廣泛應用于航天、航空、航海等領(lǐng)域,是一種新型的導航系統(tǒng)。采用先進技術(shù)對地磁場的精密測量,提高磁測精度,建立精密的地磁場數(shù)據(jù)庫,已成為當今地磁導航領(lǐng)域中熱點課題之一。衛(wèi)星地磁測量是獲取全球地磁場數(shù)據(jù)的重要工具,可以全球、全天候、高精度的測量地磁場,獲取高質(zhì)量、高精度的全球地磁場數(shù)據(jù)。星敏感器與磁強計安裝矩陣的標定精度是決定整個衛(wèi)星地磁測量系統(tǒng)磁測精度的關(guān)鍵技術(shù)之一,如何提高安裝矩陣的標定精度具有重要的研究意義,本文對星敏感器與磁強計安裝矩陣的測試與監(jiān)測方法展開了深入研究。論述了衛(wèi)星地磁測量系統(tǒng)的組成以及安裝矩陣的測試必要性,包括地面測試與在軌監(jiān)測;給出了一系列相關(guān)坐標系,論述了星敏感器、磁強計在不同坐標系下的誤差模型,推導了在地理坐標下的磁強計測量數(shù)據(jù)表示;給出了安裝矩陣的室外測試和室內(nèi)轉(zhuǎn)臺測試總體方案設計,給出了自準直儀-平面鏡和光柵測角的在軌監(jiān)測總體方案設計,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試工作奠定了基礎(chǔ)。利用已知地磁場強度、恒星星矢與當?shù)亟?jīng)緯度設計了星敏感器與磁強計安裝矩陣的室外測試方案,給出了安裝矩陣的具體表示�；贛onte Carlo方法設計了仿真算法辨識誤差參數(shù),對誤差參數(shù)的辨識精度及星敏感器與磁強計安裝矩陣的各夾角測量精度進行了誤差分析。仿真表明,室外測試方法對星敏感器與磁強計安裝矩陣的各夾角測量精度較低,不能滿足系統(tǒng)的設計要求。利用高精度的無磁轉(zhuǎn)臺、標準磁場、恒星模擬器、經(jīng)緯儀及其他測量設備設計了星敏感器與磁強計安裝矩陣的室內(nèi)測試方案,給出了安裝矩陣的具體表示。設計了仿真算法,驗證了誤差參數(shù)的分布特性,并對誤差參數(shù)的辨識精度及星敏感器與磁強計安裝矩陣的各夾角測量精度進行了誤差分析。仿真表明,室內(nèi)轉(zhuǎn)臺測試精度較高,安裝矩陣各夾角的測試精度優(yōu)于5",滿足系統(tǒng)的指標要求。利用光學的自準直原理設計了一套自準直儀-平面反射鏡監(jiān)測系統(tǒng),并利用高精度的分度頭對其進行了標定,測量精度滿足指標要求。設計了地面功能性監(jiān)測實驗,驗證了自準直儀-平面反射鏡監(jiān)測法的可行性,測量精度也達到了指標要求。利用光柵的莫爾條紋測角原理,設計了一套光柵監(jiān)測系統(tǒng),分析了其測量不確定度,滿足指標要求。利用地面功能性監(jiān)測實驗,驗證了光柵監(jiān)測方法的可行性,測量精度也達到了指標要求。
【關(guān)鍵詞】：星敏感器 磁強計 姿態(tài)測量 衛(wèi)星地磁測量 誤差分析
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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)星地磁測量概述11-13
• 1.3 課題主要內(nèi)容13-15
• 第2章 磁測系統(tǒng)組成及安裝矩陣測量總體方案設計15-30
• 2.1 引言15
• 2.2 坐標系的建立15-18
• 2.3 磁強計、星敏感器誤差模型18-20
• 2.3.1 磁強計誤差模型18-19
• 2.3.2 星敏感器誤差模型19-20
• 2.4 安裝矩陣測試的整體方案設計20-23
• 2.4.1 安裝矩陣的室外測試整體方案設計20-22
• 2.4.2 安裝矩陣的室內(nèi)測試整體方案設計22-23
• 2.5 安裝矩陣監(jiān)測的整體方案設計23-29
• 2.5.1 自準直儀-平面鏡監(jiān)測法23-27
• 2.5.2 光柵測角監(jiān)測法27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 安裝矩陣的室外測試30-55
• 3.1 引言30
• 3.2 室外測試準備工作30-31
• 3.3 磁強計與地理坐標系間的姿態(tài)矩陣31-35
• 3.4 星敏感器與地理坐標系間的姿態(tài)矩陣35-39
• 3.5 誤差分析39-53
• 3.5.1 磁強計與地理坐標系姿態(tài)矩陣誤差分析39-45
• 3.5.2 星敏感器與地理坐標系姿態(tài)矩陣誤差分析45-50
• 3.5.3 磁強計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)臺測試55-76
• 4.1 引言55
• 4.2 室內(nèi)測試準備工作55-57
• 4.3 磁強計與轉(zhuǎn)臺零位間的姿態(tài)矩陣57-60
• 4.4 星敏感器與轉(zhuǎn)臺零位間的姿態(tài)矩陣60-63
• 4.5 誤差分析63-74
• 4.5.1 磁強計與轉(zhuǎn)臺零位坐標系的安裝矩陣誤差分析63-68
• 4.5.2 星敏感器與轉(zhuǎn)臺零位坐標系的安裝矩陣誤差分析68-72
• 4.5.3 星敏感器與磁強計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)測方案76-93
• 5.1 引言76
• 5.2 自準直儀-平面反射鏡監(jiān)測法76-80
• 5.3 自準直儀監(jiān)測實驗及誤差分析80-84
• 5.3.1 扭矩實驗80-82
• 5.3.2 彎矩實驗82-84
• 5.4 光柵監(jiān)測法84-85
• 5.5 光柵監(jiān)測實驗及誤差分析85-91
• 5.5.1 扭矩實驗86-87
• 5.5.2 彎矩實驗87-91
• 5.6 本章小結(jié)91-93
• 結(jié)論93-95
• 參考文獻95-98
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文及其它成果98-100
• 致謝100

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本文編號：1106103