CN115717884A - 偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统，属于偏流角实时控制技术领域，其中解算验证平台用于实现旋转平台下偏流机构的干扰量模拟；平台驱动电路板用于驱动解算验证平台中旋转平台的转动以及实现解算验证平台与控制计算机之间的通信；控制计算机用于控制解算验证平台和偏流机构的运动以及获取陀螺仪和编码器遥测回的数据并对数据进行处理分析，以验证偏流机构的偏流角速度测量解算及偏流角实时调整的准确性。本发明通过解算验证平台实现旋转平台下偏流机构的干扰量模拟，并且由控制计算机统一控制和集中处理数据，满足了旋转平台下偏流机构角速度测量及偏流角实时调整方法在地面快速验证的需求，同时有效提高了验证效率和准确性。

Description

偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统
技术领域
本发明涉及遥感载荷偏流角实时控制技术领域，特别是涉及一种偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统。
背景技术
空间光学相机在轨摄像期间，由于地球本身的自转使卫星的运动方向和相机的实际成像方向并不相同，两者之间的夹角即为偏流角。而偏流角的存在会导致相机在积分成像过程中产生图像像移，影响相机的成像质量，因此需要通过偏流机构来调整偏流角。
目前，可以通过偏流机构自动调整偏流角，补偿像移对成像造成的影响，显著提高空间遥感载荷的成像质量。传统偏流机构控制策略基于获取偏流角信息，通过驱动单元驱动偏流机构，实现偏流角的实时动态调整，但该方法得到的偏流角速度信息误差大，噪声干扰多。为获取高精度偏流机构角速度信息，采用陀螺仪直接测量角速度，能够满足高精度偏流角实时动态调整需求，但由于在轨工况下陀螺仪受到各种外部干扰、结构安装误差等测量干扰因素影响，需要通过数学建模及参数辨识方法确定干扰量模型并实时补偿干扰量的影响。
发明内容
为解决传统偏流机构控制策略存在的偏流角速度信息误差大、噪声干扰多、无法进行地面快速验证以及采用陀螺仪直接测量角速度存在轨道进动、卫星姿态等外部干扰的问题，本发明提供一种偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统。
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
一种偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统，包括解算验证平台、平台驱动电路板和控制计算机；
解算验证平台包括平台基座、旋转平台、第一安装架、第二安装架、伺服电机、锁紧机构和编码器，旋转平台与平台基座通过第一旋转关节连接，伺服电机的定子和转子分别与平台基座和旋转平台固定连接，第一旋转架与旋转平台通过第二旋转关节连接，第二旋转架与第一旋转架通过第三旋转关节连接，且第一旋转架与第二旋转架的转轴中心线相互垂直，第一旋转关节、第二旋转关节和第三旋转关节上均设有用于测量关节旋转角度和角速度的编码器，第二旋转关节和第三旋转关节上均设有用于固定关节角度的锁紧机构，伺服电机和各个编码器分别与平台驱动电路板连接，平台驱动电路板通过RS422接口与控制计算机连接；
偏流机构包括安装在第二安装架上的编码器、陀螺仪和伺服电机，编码器、陀螺仪和伺服电机分别与偏流机构驱动电路板连接，偏流机构驱动电路板通过RS422接口与控制计算机连接；
控制计算机通过RS422接口分别发送指令至平台驱动电路板和偏流机构驱动电路板，使平台驱动电路板实时控制旋转平台转动以及偏流机构驱动电路板实时控制偏流机构按期望运动曲线往复运动；平台驱动电路板将各个旋转关节的编码器数据通过RS422接口实时遥测回控制计算机，控制计算机将编码器数据对应的关节角度数据代入干扰角速度数学模型，计算得到第一干扰角速度数学模型参数；偏流机构驱动电路板将陀螺仪测得的偏流角速度数据和编码器的数据通过RS422接口实时遥测回控制计算机，控制计算机通过偏流机构角速度测量方法实时测量偏流机构的角速度干扰量，并将实时测量的角速度干扰量代入干扰角速度数学模型，计算得到第二偏流角速度干扰量数学模型参数；控制计算器将第一干扰角速度数学模型参数和第二干扰角速度数学模型参数进行比对，验证偏流机构的偏流角速度测量解算及偏流角实时调整方法的准确性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中所使用的解算验证平台为三自由度的平台，能够实现旋转平台下偏流机构的干扰量模拟，通过改变第一安装架和第二安装架的角度，能够调整干扰量模型参数，有利于对偏流机构角速度测量方法的验证；
(2)本发明利用控制计算机统一控制解算验证平台和偏流机构的运动，集中处理解算验证平台和偏流机构的角度和角速度信息，实时显示偏流机构角速度测量方法计算结果，有效提高了验证效率和准确性。
附图说明
图1为本发明其中一个实施例中解算验证平台的结构图；
图2为图1所示的解算验证平台沿A-A的剖视图；
图3为本发明其中一个实施例中偏流角速度测量解算验证系统的原理图；
附图标记说明：1、平台基座；2、旋转平台；3、第一安装架；4、第二安装架；5、伺服电机；6、锁紧机构；7、编码器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在其中一个实施例中，如图1-图3所示，本发明提供给了一种偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统，用于验证偏流机构角速度测量及偏流角实时调整方法的正确性，该系统具体包括：具有三自由度的解算验证平台，用于实现旋转平台下偏流机构的干扰量模拟；平台驱动电路板，用于驱动解算验证平台中旋转平台的转动以及实现解算验证平台与控制计算机之间的通信；控制计算机，用于控制解算验证平台和偏流机构的运动以及获取陀螺仪和编码器遥测回的数据并对数据进行处理分析，以验证偏流机构的偏流角速度测量解算及偏流角实时调整的准确性。
具体地，参见图1和图2，本发明中的解算验证平台包括平台基座1、旋转平台2、第一安装架3、第二安装架4、伺服电机5、锁紧机构6和编码器7，其中旋转平台2与平台基座1通过第一旋转关节(例如轴承)连接，旋转平台2能够绕平台基座1的中心轴线进行转动；伺服电机5的定子与平台基座1固定连接，伺服电机5的转子与旋转平台2固定连接；第一旋转架3与旋转平台2通过第二旋转关节(例如轴承)连接，第二旋转架4与第一旋转架3通过第三旋转关节(例如轴承)连接，并且第一旋转架3与第二旋转架4的转轴中心线相互垂直，因此解算验证平台具有三个自由度；同时，第一旋转关节、第二旋转关节和第三旋转关节上均安装有编码器7，用于测量关节旋转角度和角速度，同时第二旋转关节和第三旋转关节上均设有锁紧机构6，当将第一旋转架3和第二旋转架4手动调节至目标角度时，利用锁紧机构6可以将旋转架的关节角度固定；伺服电机5和各个编码器7分别与平台驱动电路板连接，平台驱动电路板通过RS422接口与控制计算机连接，控制计算机通过RS422接口发送指令实时控制解算验证平台中的旋转平台2转动，并接收平台驱动电路板遥测回的各个旋转关节的编码器数据。
第二旋转架4上预留有安装平面和孔位，方便偏流机构安装于解算验证平台上。偏流机构包括编码器、陀螺仪和伺服电机，编码器、陀螺仪和伺服电机分别与偏流机构驱动电路板连接，偏流机构驱动电路板通过RS422接口与控制计算机连接，控制计算机可通过RS422接口发送指令实时控制偏流机构按期望运动曲线往复运动，同时偏流机构驱动电路板将陀螺仪测得的偏流角速度数据和编码器的数据通过RS422接口实时遥测回控制计算机。
控制计算机接收平台驱动电路板遥测回的各个旋转关节的编码器数据，将编码器数据对应的关节角度数据代入干扰角速度数学模型，计算得到干扰角速度数学模型参数，其中干扰角速度数学模型的数学表达式如下：
Figure BDA0003949462430000041
其中，ωt为陀螺仪测量得到的偏流角速度，ωb为实际的偏流角速度，ωd为干扰角速度，ωo为旋转平台2的角速度，θ1、θ2分别为编码器返回的第一安装架3和第二安装架4的关节角度，a0、b0为待求解的量即第一干扰角速度数学模型参数。将各个参数代入公式(1)，由此得到第一干扰角速度数学模型参数a0、b0。当得到第一干扰角速度数学模型参数a0、b0后，根据公式(1)即可计算得到干扰角速度ωd，即第一干扰角速度数学模型参数a0、b0可以反映理论角速度干扰量的大小。
控制计算机发送控制指令驱动解算验证平台中的旋转平台2按固定角速度ωo转动，驱动偏流机构按期望运动曲线往复运动。控制计算机通过偏流机构角速度测量方法实时测量偏流机构的角速度干扰量，并将实时测量的角速度干扰量代入上述的干扰角速度数学模型中，计算得到第二干扰角速度数学模型参数a、b，第二干扰角速度数学模型参数a、b反映的是实际角速度干扰量的大小。
接下来控制计算机将第二干扰角速度数学模型参数a、b与上面得到的第一干扰角速度数学模型参数a0、b0进行比对，即相当于将理论角速度干扰量与偏流机构解算得到的实际角速度干扰量进行比对，当第二干扰角速度数学模型参数a、b与第一干扰角速度数学模型参数a0、b0越接近，表明理论角速度干扰量与偏流机构解算得到的实际角速度干扰量越接近，说明偏流机构的偏流角速度测量解算及偏流角实时调整方法越准确，因此通过本发明的系统可以验证偏流机构的偏流角速度测量解算及偏流角实时调整方法的准确性。
进一步地，控制计算机还用于将得到的第二干扰角速度数学模型参数a、b代入公式(1)中，从而建立新的干扰角速度数学模型，然后将陀螺仪测得的偏流角速度ωt代入新的干扰角速度数学模型中，实时解算出实际偏流角速度ωb，然后使用解算后的实际偏流角速度ωb实时控制偏流机构，借助偏流机构中的编码器，确认偏流机构的实际运动曲线与期望运动曲线之间的跟踪误差，进一步验证偏流机构角速度测量方法的正确性。
改变第一安装架3和第二安装架4的安装角度以及旋转平台2的角速度，重复上述过程，即可验证不同安装角度下偏流机构角速度测量方法的正确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统，其特征在于，包括解算验证平台、平台驱动电路板和控制计算机；
解算验证平台包括平台基座(1)、旋转平台(2)、第一安装架(3)、第二安装架(4)、伺服电机(5)、锁紧机构(6)和编码器(7)，旋转平台(2)与平台基座(1)通过第一旋转关节连接，伺服电机(5)的定子和转子分别与平台基座(1)和旋转平台(2)固定连接，第一旋转架(3)与旋转平台(2)通过第二旋转关节连接，第二旋转架(4)与第一旋转架(3)通过第三旋转关节连接，且第一旋转架(3)与第二旋转架(4)的转轴中心线相互垂直，第一旋转关节、第二旋转关节和第三旋转关节上均设有用于测量关节旋转角度和角速度的编码器(7)，第二旋转关节和第三旋转关节上均设有用于固定关节角度的锁紧机构(6)，伺服电机(5)和各个编码器(7)分别与平台驱动电路板连接，平台驱动电路板通过RS422接口与控制计算机连接；
偏流机构包括安装在第二安装架(4)上的编码器、陀螺仪和伺服电机，编码器、陀螺仪和伺服电机分别与偏流机构驱动电路板连接，偏流机构驱动电路板通过RS422接口与控制计算机连接；
控制计算机通过RS422接口分别发送指令至平台驱动电路板和偏流机构驱动电路板，使平台驱动电路板实时控制旋转平台(2)转动以及偏流机构驱动电路板实时控制偏流机构按期望运动曲线往复运动；平台驱动电路板将各个旋转关节的编码器数据通过RS422接口实时遥测回控制计算机，控制计算机将编码器数据对应的关节角度数据代入干扰角速度数学模型，计算得到第一干扰角速度数学模型参数；偏流机构驱动电路板将陀螺仪测得的偏流角速度数据和编码器的数据通过RS422接口实时遥测回控制计算机，控制计算机通过偏流机构角速度测量方法实时测量偏流机构的角速度干扰量，并将实时测量的角速度干扰量代入干扰角速度数学模型，计算得到第二偏流角速度干扰量数学模型参数；控制计算机将第一干扰角速度数学模型参数和第二干扰角速度数学模型参数进行比对，验证偏流机构的偏流角速度测量解算及偏流角实时调整方法的准确性。
2.根据权利要求1所述的偏流机构的偏流角速度测量解算验证系统，其特征在于，控制计算机还用于根据第二干扰角速度数学模型参数建立新的干扰角速度数学模型，并将陀螺仪测得的偏流角速度数据代入新的干扰角速度数学模型中，实时解算出实际偏流角速度，然后使用解算后的实际偏流角速度实时控制偏流机构，确认偏流机构的实际运动曲线与期望运动曲线之间的跟踪误差。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005042741A1 (de) * 2005-09-02 2007-06-06 Vladimir Belenkiy Verfahren zur Erarbeitung einer Navigationsinformation durch ein Inertialsystem
KR20120042394A (ko) * 2010-10-25 2012-05-03 부산대학교 산학협력단 주행 장치를 위한 위치측정 시스템 및 방법
CN105043417A (zh) * 2015-07-31 2015-11-11 上海卫星工程研究所 多目标连续成像偏流角补偿方法
KR20170068234A (ko) * 2015-12-09 2017-06-19 세종대학교산학협력단 주행로봇의 진행각 추정을 위한 바이어스 보정 장치 및 방법
CN109018441A (zh) * 2018-09-13 2018-12-18 上海航天控制技术研究所 一种卫星任意姿态机动过程偏流角跟踪控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005042741A1 (de) * 2005-09-02 2007-06-06 Vladimir Belenkiy Verfahren zur Erarbeitung einer Navigationsinformation durch ein Inertialsystem
KR20120042394A (ko) * 2010-10-25 2012-05-03 부산대학교 산학협력단 주행 장치를 위한 위치측정 시스템 및 방법
CN105043417A (zh) * 2015-07-31 2015-11-11 上海卫星工程研究所 多目标连续成像偏流角补偿方法
KR20170068234A (ko) * 2015-12-09 2017-06-19 세종대학교산학협력단 주행로봇의 진행각 추정을 위한 바이어스 보정 장치 및 방법
CN109018441A (zh) * 2018-09-13 2018-12-18 上海航天控制技术研究所 一种卫星任意姿态机动过程偏流角跟踪控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王栋: "高分辨率空间相机实时偏流调整的误差 分析及地面验证", 仪器仪表学报, vol. 35, no. 9, pages 1955 - 1962 *

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