CN111366902B - 卫星热变形试验相对指向变化测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统及方法，包括卫星本体、相控阵雷达天线、星敏感器、星敏感器棱镜、摄影测量相机、经纬仪、光电自准直仪、基准尺、基准点和数据采集及处理系统；摄影测量相机能够测量基准点和相控阵雷达天线的阵面上靶标点的空间位置；经纬仪能够测量基准点在经纬仪坐标系的空间位置和星敏感器棱镜镜面法线在经纬仪坐标系的矢量；光电自准直仪能够测量星敏感器棱镜自身镜面法线的指向变化；数据采集及处理系统能够根据摄影测量相机、经纬仪和光电自准直仪反馈的信息建立相控阵雷达天线阵面法线和星敏感器棱镜镜面法线之间的指向变化关系。本发明提高了热变形试验的测量精度和效率。

Description

卫星热变形试验相对指向变化测量系统及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体地，涉及一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统及方法，尤其是卫星热变形试验高精度相对指向变化测量系统及方法。

背景技术

卫星热变形试验是获取高分辨率卫星星敏感器和载荷间由于热载荷引起的相对指向变化有效方法，目前的相对指向测量系统中，使用的是经纬仪和摄影测量相机的组合测量系统，由于经纬仪系统的精度在10角秒以上，不能满足高分辨率卫星热变形试验角秒级指向测量精度的要求。

公开号为CN106815402A的专利文献公开了一种全尺寸航天器结构在轨热变形预示方法，包括：建立全尺寸航天器仿真模型；对航天器热变形灵敏度进行分析，对航天器不同区域进行迭代分析，寻找对热变形指标的最大影响因素；根据灵敏度分析结果完成地面测试工况的设置；设计地面试验状态并完成地面热变形测试；将地面测试数据作为输入条件带入仿真模型，修正使模型仿真结果与测试数据保持良好吻合性；将修正好的计算模型带入在轨温度载荷；得到全尺寸航天器结构在轨热变形预示数据。该方案提供的全尺寸航天器结构在轨热变形预示方法在地面试验中首次使用高精度光学摄影测量系统获取星载天线阵面位移和平面度，首次利用高精度光学摄影测量系统与经纬仪系统联合获取天线全阵面指向角度数据。但是由于经纬仪的精度不高，不能满足高分辨率卫星热变形试验角秒级指向测量精度的要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统，包括卫星本体、相控阵雷达天线、星敏感器、星敏感器棱镜、摄影测量相机、经纬仪、光电自准直仪、基准尺、基准点和数据采集及处理系统；

所述卫星本体与星敏感器和相控阵雷达天线连接，星敏感器上安装有星敏感器棱镜，星敏感器与星敏感器棱镜相对静止，相控阵雷达天线前面放置有基准尺；

所述摄影测量相机能够测量基准点和相控阵雷达天线的阵面法线上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统；

所述经纬仪能够测量基准点在经纬仪坐标系的空间位置和星敏感器棱镜镜面法线在经纬仪坐标系的矢量并反馈给数据采集及处理系统；

所述光电自准直仪能够测量星敏感器棱镜自身镜面法线的指向变化并反馈给数据采集及处理系统；

所述数据采集及处理系统能够根据摄影测量相机、经纬仪和光电自准直仪反馈的信息建立相控阵雷达天线阵面法线和星敏感器棱镜镜面法线之间的指向变化关系。

优选地，所述相控阵雷达天线阵面上均匀设置有多个靶标点，形成靶标点阵列；所述相控阵雷达天线阵面上还设置有编码点，所述编码点对相控阵雷达天线上的一个或多个靶标点进行编码。

优选地，所述基准点靠近相控阵雷达天线设置，所述基准点为多个，多个基准点通过支撑架沿着相控阵雷达天线长度方向和宽度方向上均匀分布设置形成基准点阵列，所述基准点的位置始终保持不变；所述支撑架为隔热支撑架。

优选地，所述摄影测量相机采用摄影测量人员手执方式，所述摄影测量人员能够带动摄影测量相机相对于相控阵雷达天线移动并拍摄相控阵雷达天线不同角度的照片；

所述摄影测量相机拍摄时将基准点、基准尺以及相控阵雷达天线的靶标以及编码点拍摄在照片之中。

优选地，所述基准尺设置于靠近相控阵雷达天线中心位置，基准尺与相控阵雷达天线的长度方向或者宽度方向平行。

优选地，所述光电自准直仪通过测量星敏感器棱镜的光轴矢量测量星敏感器棱镜自身法线的指向变化；

所述经纬仪通过测量星敏感器棱镜的光轴在经纬仪坐标系的矢量与基准点在经纬仪坐标系的空间位置，从而得到两者在经纬仪坐标系下的关系；

所述经纬仪与光电自准直仪一一对应。

优选地，所述光电自准直仪数量为两个，分别对星敏感器棱镜两个正交方向矢量的俯仰角和偏转角进行测量。

优选地，在进行热变形试验之前，通过经纬仪测量基准点在经纬仪坐标系的空间位置和星敏感器棱镜镜面法线在经纬仪坐标系的矢量；在进行热变形试验之后，通过光电自准直仪测量星敏感器棱镜自身镜面法线的指向变化。

优选地，所述数据采集及处理系统能够根据经纬仪、光电自准直仪反馈的数据计算在进行热变形试验之后，基准点在经纬仪坐标系的空间位置和星敏感器棱镜镜面法线在经纬仪坐标系的矢量变化。

根据本发明的另一个方面，提供一种卫星热变形试验相对指向变化测量方法，包括以下步骤：

步骤1：热变形试验开始前，摄影测量相机测量基准点和相控阵雷达天线的阵面法线上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统；

步骤2：热变形试验开始前，经纬仪测量基准点在经纬仪坐标系的空间位置和星敏感器棱镜镜面法线在经纬仪坐标系的矢量并反馈给数据采集及处理系统；

步骤3：数据采集及处理系统根据热变形试验开始前摄影测量相机、经纬仪和光电自准直仪反馈的信息建立相控阵雷达天线阵面法线和星敏感器棱镜镜面法线之间的初始指向关系；

步骤4：热变形试验开始后，摄影测量相机测量基准点和相控阵雷达天线的阵面上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统；

步骤5：光电自准直仪测量星敏感器棱镜自身镜面法线的指向变化并反馈给数据采集及处理系统；

步骤6：数据采集及处理系统以步骤3建立的相控阵雷达天线阵面法线和星敏感器棱镜镜面法线之间的初始指向关系为基准，再根据热变形试验开始后摄影测量相机和光电自准直仪反馈的信息建立相控阵雷达天线阵面法线和星敏感器棱镜镜面法线之间的指向变化关系。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的卫星热变形试验相对指向变化测量系统解决了卫星结构热变形的实时高精度测量方法技术难题，通过靶标和编码点可分布式的粘贴在相控阵雷达天线上以完成相控阵雷达天线热变形的检测，靶标和编码点体积小，重量轻，对热变形试验的影响几乎没有。

2、本发明提供的卫星热变形试验相对指向变化测量系统，经纬仪仅在建立星敏感器棱镜和相控阵雷达天线间初始指向关系的过程中发挥作用，后续不再使用经纬仪测量星敏感器棱镜角度变化，而采用光电自准直仪测量星敏感器棱镜自身的指向变化，解决了高分辨率卫星在热变形试验时星敏感器和相控阵雷达天线阵面间相对指向变化的角秒级高精度测量问题。同时，本发明提供的测量系统也适用于其他由于重力和热载荷引起的单机间相对指向变化的高精度测量场合。

3、本发明提供的卫星热变形试验相对指向变化测量系统利用基准点建立稳定的坐标系，通过以基准点为参照，星敏感器棱镜和相控阵雷达天线的指向变化容易获得，大大提高了热变形试验的测量精度和效率，降低了热变形试验的成本，具有较好的经济效益。

4、本发明提供的卫星热变形试验相对指向变化测量系统解决了以往人工难以在高温环境下采集卫星结构热变形照片的困境，摄影测量相机在数据采集及处理系统的控制下运作，自动化程度高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图。

图中示出：

1-卫星本体 5-摄影测量相机 8-基准尺

2-相控阵雷达天线 6-经纬仪 9-基准点

3-星敏感器 7-光电自准直仪 10-数据采集及处理系统

4-星敏感器棱镜

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

根据本发明的一个方面，提供一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统，包括卫星本体1、相控阵雷达天线2、星敏感器3、星敏感器棱镜4、摄影测量相机5、经纬仪6、光电自准直仪7、基准尺8、基准点9和数据采集及处理系统10；所述卫星本体1与星敏感器3和相控阵雷达天线2连接，星敏感器3上安装有星敏感器棱镜4，星敏感器3与星敏感器棱镜4相对静止，相控阵雷达天线2前面放置有基准尺8；所述摄影测量相机5能够测量基准点9和相控阵雷达天线2的阵面上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统10；所述经纬仪6能够测量基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置和星敏感器棱镜4镜面法线在经纬仪6坐标系的矢量并反馈给数据采集及处理系统10；所述光电自准直仪7能够测量星敏感器棱镜4自身镜面法线的指向变化并反馈给数据采集及处理系统10；所述数据采集及处理系统10能够根据摄影测量相机5、经纬仪6和光电自准直仪7反馈的信息建立相控阵雷达天线2阵面法线和星敏感器棱镜4镜面法线之间的指向变化关系。其中，卫星本体1、相控阵雷达天线2、星敏感器3、星敏感器棱镜4为被测量部件。摄影测量相机5是三维成像测量设备；经纬仪6是角度测量设备；光电自准直仪7是角度变化量的测量设备；基准尺8相当于地图上的比例尺；基准点9的作用是公共转换，功能上相当于一组位置固定的空间点；数据采集和处理系统10负责采集所有测量数据并解算各种关系。

所述相控阵雷达天线2阵面上均匀设置有多个靶标点，形成靶标点阵列；所述相控阵雷达天线2阵面上还设置有编码点，所述编码点对相控阵雷达天线2上的一个或多个靶标点进行编码。每个编码点带有唯一的编码信息，对靶标进行编码时，合理设计编码信息，保证即使摄影测量相机5获得的照片没有统—的对比度，编码点也能被顺利检测到，数据采集及处理系统10通过匹配不同照片中的编码点，即可以将多幅照片拼凑形成整个相控阵雷达天线2的阵面；相控阵雷达天线2的阵面在热变形试验下可能变形，在阵面上设置多个靶标点，通过靶标点表征其所在位置的阵面在热变形试验下的变形情况。编码点和靶标点的体积小，重量轻，对卫星结构的影响几乎没有，对热变形试验无干扰作用。

所述基准点9靠近相控阵雷达天线2设置，所述基准点9为多个，多个基准点9通过支撑架沿着相控阵雷达天线2长度方向和宽度方向上均匀分布设置形成基准点阵列，所述基准点9的位置始终保持不变；所述支撑架为隔热支撑架。基准点9是测量中的辅助设备，基准点9布设的离相控阵雷达天线2的阵面越近越好，因此采用支撑架把基准点9抬高了离相控阵雷达天线2近的位置，同时对支撑架进行隔热处理，以确保基准点9的位置始终保持不变。基准点9离相控阵雷达天线2的阵面越近越好，但也要避免过近，因为相控阵雷达天线2会升温，离相控阵雷达天线2太近会使得基准点9的位置因温度变化而变化，因此合理设计基准点9的位置以保证基准点9的位置在整个试验过程中不发生变化。基准点不在一条直线上排布，其个数要根据相控阵雷达天线2的尺寸和需要的测量系统精度确定，基准点9的排布包络天线长度方向的尺寸。

所述摄影测量相机5采用摄影测量人员手执方式，所述摄影测量人员能够带动摄影测量相机5相对于相控阵雷达天线2移动并拍摄相控阵雷达天线2不同角度的照片；或者所述摄影测量相机5安装在滑动架上，所述滑动架能够带动摄影测量相机5相对于相控阵雷达天线2运动并拍摄相控阵雷达天线2不同角度的照片；所述摄影测量相机5拍摄时将基准点9、基准尺8以及相控阵雷达天线2的靶标以及编码点拍摄在照片之中。优选地，所述摄影测量相机5能够在数据采集及处理系统10的控制下自动拍摄相控阵雷达天线2不同角度的照片，以实现摄影测量相机5在设定的轨道下自动行走和测量过程中的自标定，保证了测量过程的自动化和测量网型的最优化。在热变形试验开始前，摄影测量相机5拍摄获得相控阵雷达天线2不同角度的第一套照片并反馈给数据采集及处理系统10，数据采集及处理系统10通过匹配照片中的编码点，将多幅照片拼凑形成整个相控阵雷达天线2的阵面，此时，靶标点阵列和基准点阵列都均匀整齐排布；热实验开始后，摄影测量相机5拍摄获得相控阵雷达天线2不同角度的第二套照片，并通过编码点形成整个相控阵雷达天线2的阵面，若相控阵雷达天线2的阵面在试验环境下发生变形，黏贴在阵面的靶标点的位置势必发生改变，此时，由于基准点阵列始终保持不变，通过比对第一套照片和第二套照片，即可得到各个靶标点偏离了原位置多少距离以及角度，再通过基准尺8，将图上距离转化为实际距离，即可精确的获得相控阵雷达天线2的阵面的热变形情况。优选地，所述摄影测量相机5通过自旋装置安装于滑动架上，所述自旋装置能够使摄影测量相机5绕相机光轴自旋，且摄影测量相机5自旋到每个角位置上都能够驻留保持。

所述基准尺8设置于靠近相控阵雷达天线2中心位置，基准尺8与相控阵雷达天线2的长度方向或者宽度方向平行，所述基准尺8与相控阵雷达天线2距离摄影测量相机5镜头所在平面的距离相等。基准尺8与基准点9一样，是测量中的辅助设备，基准尺8发挥着比例尺的作用，其与实际靶标变化距离的换算关系为：照片基准尺长度/实际基准尺长度＝图上靶标变化距离/实际靶标变化距离，此公式计算的一个前提是基准尺和靶标变化距离在照片中被缩放了相同比例，若二者缩放比例不同，则需要通过至少两张照片的比对，先计算基准尺和靶标变化距离二者的缩放比例后才能代入上述公式。使基准尺8与相控阵雷达天线2的长度方向或者宽度方向平行并与相控阵雷达天线2距离摄影测量相机5镜头所在平面的距离相等，如此获得的照片，基准尺和靶标变化距离被缩放相同比例，可直接带入公式计算，提高了测量精度和效率。

所述光电自准直仪7通过测量星敏感器棱镜4的光轴矢量测量星敏感器棱镜4自身法线的指向变化；所述经纬仪6通过测量星敏感器棱镜4的光轴在经纬仪6坐标系的矢量与基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置，从而得到两者在经纬仪6坐标系下的关系；所述经纬仪6与光电自准直仪7一一对应。所述光电自准直仪7数量为两个，分别对星敏感器棱镜4两个正交方向矢量的俯仰角和偏转角进行测量。在进行热变形试验之前，通过经纬仪6测量基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置和星敏感器棱镜4镜面法线在经纬仪6坐标系的矢量；在进行热变形试验之后，通过光电自准直仪7测量星敏感器棱镜4自身镜面法线的指向变化。由于经纬仪6的精度在10角秒以上，不能满足高分辨率卫星热变形试验角秒级指向测量精度的要求，因此，经纬仪6仅在热变形试验开始前使用，即当数据采集及处理系统10建立星敏感器棱镜4和相控阵雷达天线2间初始指向关系后，不再用经纬仪6测量星敏感器棱镜4角度变化，而采用光电自准直仪7测量星敏感器棱镜4自身镜面法线的指向变化，而星敏感器棱镜4镜面法线的指向变化能够表征星敏感器3表面法线的指向变化，因此当数据采集及处理系统10建立相控阵雷达天线2阵面法线和星敏感器棱镜4镜面法线之间的指向变化关系后，即解决高分辨率卫星在热变形试验时相控阵雷达天线2阵面和星敏感器3间相对指向变化的角秒级高精度测量问题。

所述数据采集及处理系统10能够根据经纬仪6、光电自准直仪7反馈的数据计算在进行热变形试验之后，基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置和星敏感器棱镜4镜面在经纬仪6坐标系的矢量变化。在进行热变形试验之前，调整经纬仪6和光电自准直仪7二者的位置，使经纬仪6的目标视线和光电自准直仪7发出的光轴位于同一直线，经纬仪6测得基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置和星敏感器棱镜4镜面在经纬仪6坐标系的矢量并反馈数据采集及处理系统10，进行热变形试验之后，光电自准直仪7测量星敏感器棱镜4自身镜面法线的指向变化并反馈数据采集及处理系统10，数据采集及处理系统10以经纬仪6测得的基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置和星敏感器棱镜4镜面法线在经纬仪6坐标系的矢量为基准，结合光电自准直仪7测得的数据，判断星敏感器棱镜4镜面法线在经纬仪6坐标系的矢量变化情况。

根本发明的另一个方面，提供一种卫星热变形试验相对指向变化测量方法，尤其是一种采用所述卫星热变形试验相对指向变化测量系统的卫星热变形试验相对指向变化测量方法，包括以下步骤：

步骤1：热变形试验开始前，摄影测量相机5测量基准点9和相控阵雷达天线2的阵面上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统10；

步骤2：热变形试验开始前，经纬仪6测量基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置和星敏感器棱镜4镜面在经纬仪6坐标系的矢量并反馈给数据采集及处理系统10；

步骤3：数据采集及处理系统10根据热变形试验开始前摄影测量相机5、经纬仪6和光电自准直仪7反馈的信息建立相控阵雷达天线2阵面法线和星敏感器棱镜4镜面法线之间的初始指向关系；

步骤4：热变形试验开始后，摄影测量相机5测量基准点9和相控阵雷达天线2的阵面上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统10；

步骤5：光电自准直仪7测量星敏感器棱镜4自身镜面法线的指向变化并反馈给数据采集及处理系统10；

步骤6：数据采集及处理系统10以步骤3建立的相控阵雷达天线2阵面法线和星敏感器棱镜4镜面法线之间的初始指向关系为基准，再根据热变形试验开始后摄影测量相机5和光电自准直仪7反馈的信息建立相控阵雷达天线2阵面法线和星敏感器棱镜4镜面法线之间的指向变化关系。

优选地，所述卫星热变形试验相对指向变化测量方法为采用上述任一卫星热变形试验相对指向变化测量系统的卫星热变形试验相对指向变化测量方法。优选地，所述热变形试验为将测量系统放置于不同工况，所述不同工况包括不同压力情况和不同温度情况，不同压力情况包括常压或真空，不同温度情况包括-100℃-100℃之间的任一温度。优选地，所述摄影测量相机5和光电自准直仪7均连接有温度保护系统，所述温度保护系统能够在进入热变形试验后，在不同温度下保护摄影测量相机5和光电自准直仪7，以确保摄影测量相机5和光电自准直仪7工作在可承受的温度范围内。所述温度保护系统包括温度传感器、防护罩、气体管道以及空调装置；所述摄影测量相机5和光电自准直仪7独立放置于防护罩内，防护罩上设置有换气导管和隔热玻璃窗口，所述隔热玻璃窗口为摄影测量相机5和光电自准直仪7提供清晰的拍摄和测量窗口；所述气体管道的一端连接防护罩，另一端连接空调装置，所述温度传感器设置于防护罩外表面并与空调装置连接，进入热变形试验后，当温度传感器测得的温度值超过预设区间，空调装置自动启动并通过气体管道为防护罩输送冷风或热风，热交换后的气体通过防护罩上的换气导管排出。在进行热变形试验之前，对摄影测量相机5和光电自准直仪7进行专业的精密标定，以抵消隔热玻璃窗口折射带来的测量系统误差。

优选实施例：

根据本发明的一个方面，提供一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统，包括卫星本体1、相控阵雷达天线2、星敏感器3、星敏感器棱镜4、摄影测量相机5、经纬仪6、光电自准直仪7、基准尺8、基准点9以及数据采集及处理系统10；所述摄影测量相机5测量基准点9和相控阵雷达天线2的阵面上靶标点的空间位置及其变化关系，光电自准直仪7测量星敏感器棱镜4自身的指向变化，经纬仪6测量基准点9在经纬仪6坐标系的空间位置和星敏感器棱镜4镜面在经纬仪6坐标系的矢量，通过公共的基准点9，经矩阵变换后可得到高精度的相控阵雷达天线2阵面法线和星敏感器棱镜4镜面法线之间相对指向变化关系。

所述经纬仪6通过基准点9建立相控阵雷达天线2阵面法线和星敏感器棱镜4镜面法线之间的理论关系之后，后续的星敏感器棱镜4的指向变化由光电自准直仪7测量并通过数据采集及处理系统获取，相控阵雷达天线2的指向变化由摄影测量相机5测量并通过数据采集及处理系统10获取，不再使用经纬仪6测量任何数据，数据采集及处理系统10对采集数据进行处理后可得到星敏感器3和相控阵雷达天线2间的高精度相对指向变化数据。

根据本发明的另一个方面，提供一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统，包括如下步骤：

步骤1：摄影测量相机5测量相控阵雷达天线2阵面和基准点9的变换关系；

步骤2：经纬仪6测量星敏感器棱镜4和基准点9之间的变换关系；

步骤3：数据采集及处理系统10对步骤1和步骤2采集到的数据进行处理后，得到星敏感器棱镜4和相控阵雷达天线2间的指向关系；

步骤4：进行温度环境模拟后，用光电自准直仪7测得星敏感器棱镜4镜面法线的变化，用摄影测量相机5测得相控阵雷达天线2的法线指向变化；

步骤5：数据采集及处理系统10对步骤4的数据进行处理后，得到高精度的星敏感器棱镜4镜面法线的指向和相控阵雷达天线2的法线指向之间的角度变化。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种卫星热变形试验相对指向变化测量系统，其特征在于，包括卫星本体(1)、相控阵雷达天线(2)、星敏感器(3)、星敏感器棱镜(4)、摄影测量相机(5)、经纬仪(6)、光电自准直仪(7)、基准尺(8)、基准点(9)和数据采集及处理系统(10)；

所述卫星本体(1)与星敏感器(3)和相控阵雷达天线(2)连接，星敏感器(3)上安装有星敏感器棱镜(4)，星敏感器(3)与星敏感器棱镜(4)相对静止，相控阵雷达天线(2)前面放置有基准尺(8)；

所述摄影测量相机(5)能够测量基准点(9)和相控阵雷达天线(2)的阵面上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统(10)；

所述经纬仪(6)能够测量基准点(9)在经纬仪(6)坐标系的空间位置和星敏感器棱镜(4)镜面法线在经纬仪(6)坐标系的矢量并反馈给数据采集及处理系统(10)；

所述光电自准直仪(7)能够测量星敏感器棱镜(4)自身镜面法线的指向变化并反馈给数据采集及处理系统(10)；

所述数据采集及处理系统(10)能够根据摄影测量相机(5)、经纬仪(6)和光电自准直仪(7)反馈的信息建立相控阵雷达天线(2)阵面法线和星敏感器棱镜(4)镜面法线之间的指向变化关系；

所述基准点(9)靠近相控阵雷达天线(2)设置，所述基准点(9)为多个，多个基准点(9)通过支撑架沿着相控阵雷达天线(2)长度方向和宽度方向上均匀分布设置形成基准点阵列，所述基准点(9)的位置始终保持不变；所述支撑架为隔热支撑架；

所述光电自准直仪(7)通过测量星敏感器棱镜(4)的光轴矢量测量星敏感器棱镜(4)自身法线的指向变化；

所述经纬仪(6)通过测量星敏感器棱镜(4)的光轴在经纬仪(6)坐标系的矢量与基准点(9)在经纬仪(6)坐标系的空间位置，从而得到两者在经纬仪(6)坐标系下的关系；

所述经纬仪(6)与光电自准直仪(7)一一对应；

在进行热变形试验之前，通过经纬仪(6)测量基准点(9)在经纬仪(6)坐标系的空间位置和星敏感器棱镜(4)镜面法线在经纬仪(6)坐标系的矢量；在进行热变形试验之后，通过光电自准直仪(7)测量星敏感器棱镜(4)自身镜面法线的指向变化。

2.根据权利要求1所述卫星热变形试验相对指向变化测量系统，其特征在于，所述相控阵雷达天线(2)阵面上均匀设置有多个靶标点，形成靶标点阵列；所述相控阵雷达天线(2)阵面上还设置有编码点，所述编码点对相控阵雷达天线(2)上的一个或多个靶标点进行编码。

3.根据权利要求1所述的卫星热变形试验相对指向变化测量系统，其特征在于，所述摄影测量相机(5)采用摄影测量人员手执方式，所述摄影测量人员能够带动摄影测量相机(5)相对于相控阵雷达天线(2)移动并拍摄相控阵雷达天线(2)不同角度的照片；

所述摄影测量相机(5)拍摄时将基准点(9)、基准尺(8)以及相控阵雷达天线(2)的靶标以及编码点拍摄在照片之中。

4.根据权利要求1所述的卫星热变形试验相对指向变化测量系统，其特征在于，所述基准尺(8)设置于靠近相控阵雷达天线(2)中心位置，基准尺(8)与相控阵雷达天线(2)的长度方向或者宽度方向平行。

5.根据权利要求1所述的卫星热变形试验相对指向变化测量系统，其特征在于，所述光电自准直仪(7)数量为两个，分别对星敏感器棱镜(4)两个正交方向矢量的俯仰角和偏转角进行测量。

6.根据权利要求1所述的卫星热变形试验相对指向变化测量系统，其特征在于，所述数据采集及处理系统(10)能够根据经纬仪(6)、光电自准直仪(7)反馈的数据计算在进行热变形试验之后，基准点(9)在经纬仪(6)坐标系的空间位置和星敏感器棱镜(4)镜面法线在经纬仪(6)坐标系的矢量变化。

7.一种卫星热变形试验相对指向变化测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：热变形试验开始前，摄影测量相机(5)测量基准点(9)和相控阵雷达天线(2)的阵面上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统(10)；

步骤2：热变形试验开始前，经纬仪(6)测量基准点(9)在经纬仪(6)坐标系的空间位置和星敏感器棱镜(4)镜面法线在经纬仪(6)坐标系的矢量并反馈给数据采集及处理系统(10)；

步骤3：数据采集及处理系统(10)根据热变形试验开始前摄影测量相机(5)、经纬仪(6)和光电自准直仪(7)反馈的信息建立相控阵雷达天线(2)阵面法线和星敏感器棱镜(4)镜面法线之间的初始指向关系；

步骤4：热变形试验开始后，摄影测量相机(5)测量基准点(9)和相控阵雷达天线(2)的阵面上靶标点的空间位置并反馈给数据采集及处理系统(10)；

步骤5：光电自准直仪(7)测量星敏感器棱镜(4)自身镜面法线的指向变化并反馈给数据采集及处理系统(10)；

步骤6：数据采集及处理系统(10)以步骤3建立的相控阵雷达天线(2)阵面法线和星敏感器棱镜(4)镜面法线之间的初始指向关系为基准，再根据热变形试验开始后摄影测量相机(5)和光电自准直仪(7)反馈的信息建立相控阵雷达天线(2)阵面法线和星敏感器棱镜(4)镜面法线之间的指向变化关系。

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