静态红外地平仪技术分析

本文对静态红外地平仪的工作原理、国内外研究状况和关键技术等进行了分析,并在此基础上提出了一种适合小卫星静态红外地平仪的信号获取和处理方案。用焦平面红外热探测器对地球红外热特性进行采集和用大规模可编程器件FPGA进行信号控制和进行简单的运算,能较好地满足我们的需要。     

红外焦平面静态地平仪地面检测方法研究

本文针对红外焦平面静态地平仪的探测原理,就该地平仪的探测目标(地球及空间背景)在几何空间、辐射光谱及能量等物理层面的模拟方法进行了详细讨论,并在此基础上提出了设计带有大视场准直光学系统的地球模拟器和精密转台的地面测试方案.     

面阵焦平面静态地平仪

地平仪按照工作方式可以分为动态和静态两种地平仪. 静态地平仪的工作方式类似于人的眼睛,它是典型的焦平面技术的应用;它将多个探测元放在光学系统焦平面上,通过对投影在焦平面上的地球红外辐射图像的响应计算地球方位.和动态地平仪比较,静态地平仪在功耗、重量、外型尺寸方面保持绝对优势;同时因为静态地平仪没有转动部件,不存在电机的不稳定性对精度的影响,且可靠性比动态地平仪高.     

静态红外地平仪的光学系统优化设计

分析了静态红外地平仪对卫星姿态测量的影响因素,发现测量误差主要来源于冷云的干扰,为了避开冷云的干扰,减少测量误差,又不使地平仪系统所接收的地球辐射能量太低,需要对光学系统重新进行优化设计。通过重新选择光学波段,并加大光学系统的通光口径,实现了光学系统的优化设计,对优化后系统进行分析计算,相对于优化前,系统所接收到的地球辐射总能量最多降低5%,但冷云的干扰却减少了30%。结果表明光学系统的优化设计将会大大提高静态红外地平仪对卫星姿态的测量精度。     

基于电机转速的红外地平仪测量误差研究

针对双圆锥扫描式红外地平仪因无刷直流扫描电机转速不均匀造成的姿态角测量误差进行了研究.通过对无刷直流电机结构特性与电特性进行分析,建立了电机转速数学模型,根据电机转速数学模型及红外地平仪扫描地球获取的信号的特性,推导出电机转速不均匀造成的姿态角测量误差计算数学模型.由姿态角测量误差计算数学模型可计算出航天器姿态角测量误差,通过星载计算机软件预设或地面计算机上行注数实现航天器姿态角测量结果的实时补偿.推导的红外地平仪姿态角测量误差计算数学模型可以为在轨运行航天器姿态的高精度测量与控制提供保证.     

基于匹配滤波的静态红外地平仪信息处理方法

针对国内静态红外地平仪探测器信噪比较低,传统地平检测方法定姿精度不高的现状,基于典型的静态地平仪设计,在分析探测器采样信号序列全局特征的基础上,设计了一套基于匹配滤波的信息处理算法,经仿真验证可以有效提高地平仪的定姿精度.     

上海技物所新型红外地平仪在轨试验成功

由上海技物所研制的新型静态地平仪是目前搭载在试验三号卫星的主要新技术试验项目之一。近日,通过有关方面组织的地面评估,该地平仪在轨姿态测量精度优于现有的扫描式地平仪。达到国际先进水平。     

红外地平仪电机电流遥测数据波动现象研究

对某型号卫星红外地平仪用直流无刷电机在卫星测试过程中出现的电机电流遥测数据波动现象进行了研究。该红外地平仪选用的直流无刷电机具有低转速、小负载特性。通过对该型直流无刷电机的稳速驱动电路进行分析,根据电路锁相工作原理,阐明了电机电流遥测数据波动现象的成因。机理分析表明,直流无刷电机电流遥测数据波动现象是由于电机换相时产生的电流尖峰被采样电路采样到所致,不影响电机的安全可靠工作,也不影响产品在地面及在轨工作的使用寿命。通过对采样信号生成软件进行优化,可有效避免电机电流遥测数据波动现象。     

天线方向图测量的角度误差及其消除方法

本文分析了卫星通信地球站入网验证测试中天线方向图测量的角度误差,提出了消除这种误差的方法。所用的计算机程序可以大大提高测量精度,并可减轻操作人员的工作强度。该方法也可用于一般的天线测量。     

高速摄像机单站测量模型及误差分析

本文研究了在特定条件下测量运动目标特征段轨道及特征量参数的问题,针对靶场测量要求,提出了一种单站高速摄像测量系统的定位方法,建立了该方法的测量模型,并对其误差进行分析,得到了精度估算公式。     

基于星像位置误差估计星敏感器姿态角偏差的方法

利用传统的反正切法估算星敏感器测量姿态角偏差时,存在因计算量大干扰算法实时性等问题。针对上述问题,文中提出了根据星像位置误差直接估算星敏感器姿态角偏差的方法。通过分析星敏感器姿态测量原理,推导出星敏感器姿态角变化量对星像位置影响的数学关系式,进而在小视场条件下,得到星像位置误差与星敏感器姿态角测量偏差的公式。该公式计算过程简单,避免了大量的反正切计算。仿真结果表明,在相同的仿真实验条件下,该方法的计算时间比传统方法缩短了近四分之一,且该方法的计算精度也优于传统的反正切法。理论推导和仿真实验说明该方法具有计算量小、实时性好且精度较高的优点,具有一定的工程应用价值。     

星敏感器误差模型及参数分析

为分析星敏感器内部各误差因素对其测量精度的影响,建立了星敏感器的理想模型和实际模型;基于几何成像理论,分析了焦距误差、主点偏移、光学镜头畸变、焦平面倾斜以及焦平面绕视轴方向的旋转等误差因素对星光成像矢量测量精度、视场内星间角距测量精度的影响,设计了测量精度评价指标,并通过仿真实验进行了定量分析,论证了不同参数误差、不同观星方位与测量精度的关系,焦距误差、主点偏移和镜头畸变是影响测量精度的主要因素,在使用时必须加以校正。     

PIN模块线性度测量方法及测量误差分析

介绍了一种PIN模块线性度参数测量的典型方法及测量系统,并对测量误差的主要来源进行了分析,阐述了测试系统性能和环境温度变化对测量结果的影响。     

自旋卫星几何定姿限制条件及误差分析

几何方法是自旋稳定卫星姿态确定的基本方法,但在实际工程应用中常出现计算精度较低的问题。针对此问题,文中系统分析了利用不同观测量进行自旋稳定卫星姿态确定的几何计算方法,推导了各类计算公式的限制因素、误差敏感特性、使用条件等;并以某颗风云气象卫星测控过程中的实际观测数据为例,给出了其几何定姿偏差较大的几段数据的原因分析;探讨了提高几何定姿精度的途径。研究结果对自旋稳定卫星定姿精度的分析与提高,事后定姿计算精度方面均有一定的参考意义。     

线阵红外地球敏感器算法设计

在对卫星或飞行器进行姿态控制时,需用敏感器进行姿态测量。红外地球敏感器通过测量局地垂线获得姿态信息。根据线阵红外地球敏感器产品的特点进行算法设计,通过像元细分的方式提高测量精度,通过多工作模式选择的方式拓展应用环境。在产品上落实软件设计和实现,并进行测试。测试结果表明,该算法具有提高测量精度和增加使用环境可适应性等特点,对于地球敏感器适应微小卫星发展、提供高精度姿态以及实现天文导航等具有重要的推进作用。     

关于长度计量仪器测量误差控制研究

在社会经济不断发展的背景下,长度计量仪器的应用也越发广泛,无论是在工业产业或正常生活中都起到了很重要的作用。但是长度计量仪器在使用过程中易于受到外界元素的影响,测量成果会与现实数值出现误差,这种情况的发生极大地限制了计量仪器的应用效果,也会影响测量准确度。     

水下目标运动测量系统误差分析

针对图像声纳测量运动目标的定位算法原理,利用误差分析和传递理论对测量系统的定位误差进行分析,提出了声纳跟踪目标的误差传递模型。分析了在给定最大系统测量误差条件下位置误差服从的分布规律,通过仿真计算给出了直接测量参数数据精度对目标定位精度的影响,验证了所提出的误差分析方法可以有效地对声纳跟踪水下目标系统误差进行定量分析。为声纳系统的性能论证提供了一种指标,同时也为测量系统的方差分析提供了一种有效方法。     

双光栅干涉位移传感器原理及其误差分析

双光栅干涉位移传感器拥有量程大、精度高等优点。文中详细阐述了传感器的测量原理,并对此理论原理进行ZE MAX软件仿真。与此同时,基于角谱理论推导得到干涉场中的光强分布。结果表明,激光通过双光栅后可以得到三角函数分布的干涉条纹,且双光栅相对移动一个光栅距离时条纹相应移动一个周期。最后分析了对双光栅传感器位移测量结果可能带来误差的因素,以及这些因素对测量结果的影响,文中给出了部分因素的误差表达式。     

夏克—哈特曼波前传感器的探测误差

夏克—哈特曼（S－H）传感器的探测误差是自适应光学系统的一个主要误差源。本文主要分析了S-H传感器的系统误差和随机误差，其误差源包括：CCD相机的读出噪声和背景电平，探测的像素数以及光子噪声。通过在计算哈特曼传感器子光斑质心时设定一个阈值可以大大提高传感器的探测精度。本文同时列举了实验数据和理论分析结果。