一種衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的安裝方法與流程

本發(fā)明涉及棱鏡的測(cè)量調(diào)整方法，具體是一種衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的安裝方法。

背景技術(shù)：

棱鏡是一種在衛(wèi)星裝配過(guò)程中經(jīng)常使用的輔助工具。其一般采用石英晶體或金屬制作，表面鍍有反射膜，制造精度高，相鄰兩個(gè)面垂直度約1″～3″，通過(guò)被用作參考坐標(biāo)基準(zhǔn)，也可固定于某部件，用作定向和定位測(cè)量的輔助測(cè)量基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)棱鏡是用來(lái)代替衛(wèi)星本體坐標(biāo)系，方便對(duì)精度單機(jī)進(jìn)行測(cè)量的方形鏡面體。一般基準(zhǔn)棱鏡安裝在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度高的部位，如產(chǎn)品的承力筒、碳纖維桁架等?；鶞?zhǔn)棱鏡安裝要求較高，一般的安裝精度要求與指標(biāo)值為±10″。

傳統(tǒng)衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的機(jī)械基準(zhǔn)一般位于平臺(tái)承力筒與星箭分離面的幾何中心，一般采用經(jīng)緯儀與精測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)的測(cè)量調(diào)整方法。首先將精測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)平，再將衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)與精測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)至同軸。最后通過(guò)經(jīng)緯儀與轉(zhuǎn)臺(tái)的聯(lián)合測(cè)量完成基準(zhǔn)棱鏡的測(cè)量調(diào)整。而某些大型桁架結(jié)構(gòu)衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)位于星體主結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)面，一般由兩個(gè)基準(zhǔn)面構(gòu)成衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系，因此在采用傳統(tǒng)方法安裝基準(zhǔn)棱鏡時(shí)無(wú)法使用精測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整衛(wèi)星水平，同時(shí)也無(wú)法將衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)與精測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整至同軸。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡測(cè)量調(diào)整的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)大型桁架結(jié)構(gòu)衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的測(cè)量調(diào)整。

目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類似的資料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)大型桁架結(jié)構(gòu)衛(wèi)星，由于其機(jī)械基準(zhǔn)與傳統(tǒng)衛(wèi)星不同而無(wú)法使用傳統(tǒng)測(cè)量調(diào)整方法的特性，本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的安裝方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的安裝方法,包括如下步驟：

S1、安裝基準(zhǔn)棱鏡

將基準(zhǔn)棱鏡用螺釘安裝至衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)上；

S2、測(cè)量棱鏡坐標(biāo)系

使用兩臺(tái)光學(xué)經(jīng)緯儀分別準(zhǔn)直基準(zhǔn)棱鏡的+y面和+x面兩個(gè)鏡面，讀出兩臺(tái)經(jīng)緯儀的俯仰角讀數(shù)；

S3、測(cè)量衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系

使用激光跟蹤儀測(cè)量大地水平，建立大地水平坐標(biāo)系，然后在所建立的大地水平坐標(biāo)系中使用激光跟蹤儀測(cè)量衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)面+z面和+x面，最后使用測(cè)量的+z擬合面和+x擬合面建立衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系；

S4、將棱鏡方位引入激光跟蹤儀

使用經(jīng)緯儀準(zhǔn)直棱鏡，將經(jīng)緯儀偏置角置零，保持經(jīng)緯儀偏置角為零的同時(shí)向下轉(zhuǎn)動(dòng)視準(zhǔn)軸，在地面上適當(dāng)位置放置跟蹤儀測(cè)量靶球和基座，并調(diào)整基座位置使經(jīng)緯儀恰好準(zhǔn)直跟蹤儀靶球，將基座和靶球固定后作為固定測(cè)量點(diǎn)，同樣的方法固定2～3個(gè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)均勻分布，測(cè)量點(diǎn)之間不小于1m；然后使用激光跟蹤儀測(cè)量固定測(cè)量點(diǎn)，將測(cè)量的點(diǎn)投影至大地水平面上，并擬合一條直線；

S5、建立棱鏡水平坐標(biāo)系

以水平面法線為+z軸、以擬合直線為+y軸建立棱鏡水平坐標(biāo)系，然后在激光跟蹤儀測(cè)量軟件中得出衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的矢量矩陣；

S6、求出棱鏡坐標(biāo)系與棱鏡水平坐標(biāo)系關(guān)系

通過(guò)基準(zhǔn)棱鏡的兩個(gè)俯仰角計(jì)算出基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的矢量矩陣；

S7、求出基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的關(guān)系

通過(guò)衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的角度矩陣和棱鏡坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的角度矩陣進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)化，得出基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的角度矩陣；

S8、調(diào)整基準(zhǔn)棱鏡

按照基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的角度矩陣調(diào)整基準(zhǔn)棱鏡的位置，調(diào)整后繼續(xù)重復(fù)步驟S7測(cè)量基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的關(guān)系，直至滿足安裝要求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

通過(guò)經(jīng)緯儀與激光跟蹤儀的聯(lián)合測(cè)量實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的安裝調(diào)整，滿足了大型桁架衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡測(cè)量安裝要求，可實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星型號(hào)基準(zhǔn)棱鏡的測(cè)量安裝要求。

附圖說(shuō)明

圖1為衛(wèi)星結(jié)構(gòu)與基準(zhǔn)棱鏡示意圖

圖2為激光跟蹤儀與經(jīng)緯儀聯(lián)合測(cè)量調(diào)整基準(zhǔn)棱鏡示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的安裝方法,包括衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)1、基準(zhǔn)棱鏡2、激光跟蹤儀3、光學(xué)經(jīng)緯儀4、激光跟蹤儀與經(jīng)緯儀聯(lián)合測(cè)量點(diǎn)5，具體包括如下步驟：

S1、安裝基準(zhǔn)棱鏡

如圖1所示，將基準(zhǔn)棱鏡2用螺釘安裝至衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)1上；

S2、測(cè)量棱鏡坐標(biāo)系

使用兩臺(tái)光學(xué)經(jīng)緯儀4分別準(zhǔn)直基準(zhǔn)棱鏡的+y面和+x面兩個(gè)鏡面(如圖2所示)，讀出兩臺(tái)經(jīng)緯儀的俯仰角讀數(shù)；

S3、測(cè)量衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系

使用激光跟蹤儀測(cè)量大地水平，建立大地水平坐標(biāo)系，然后在所建立的大地水平坐標(biāo)系中使用激光跟蹤儀測(cè)量衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)面+z面和+x面，最后使用測(cè)量的+z擬合面和+x擬合面建立衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系；

S4、將棱鏡方位引入激光跟蹤儀

使用經(jīng)緯儀1準(zhǔn)直棱鏡，將經(jīng)緯儀偏置角置零，保持經(jīng)緯儀偏置角為零的同時(shí)向下轉(zhuǎn)動(dòng)視準(zhǔn)軸，在地面上適當(dāng)位置放置跟蹤儀測(cè)量靶球和基座，并調(diào)整基座位置使經(jīng)緯儀恰好準(zhǔn)直跟蹤儀靶球，將基座和靶球固定后作為固定測(cè)量點(diǎn)，同樣的方法固定2～3個(gè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)均勻分布，測(cè)量點(diǎn)之間不小于1m；然后使用激光跟蹤儀測(cè)量固定測(cè)量點(diǎn)，將測(cè)量的點(diǎn)投影至大地水平面上，并擬合一條直線；

S5、建立棱鏡水平坐標(biāo)系

以水平面法線為+z軸、以擬合直線為+y軸建立棱鏡水平坐標(biāo)系，然后在激光跟蹤儀測(cè)量軟件中得出衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的矢量矩陣；

S6、求出棱鏡坐標(biāo)系與棱鏡水平坐標(biāo)系關(guān)系

通過(guò)基準(zhǔn)棱鏡的兩個(gè)俯仰角計(jì)算出基準(zhǔn)棱鏡坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的矢量矩陣；

S7、求出基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的關(guān)系

通過(guò)衛(wèi)星機(jī)械坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的角度矩陣和棱鏡坐標(biāo)系在棱鏡水平坐標(biāo)系下的角度矩陣進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)化，得出基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的角度矩陣；

S8、調(diào)整基準(zhǔn)棱鏡

按照基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的角度矩陣調(diào)整基準(zhǔn)棱鏡的位置，調(diào)整后繼續(xù)重復(fù)步驟S7測(cè)量基準(zhǔn)棱鏡與衛(wèi)星機(jī)械基準(zhǔn)的關(guān)系，直至滿足安裝要求。

至此已完成衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的測(cè)量調(diào)整。通過(guò)本發(fā)明所述的基準(zhǔn)棱鏡安裝調(diào)整方法已應(yīng)用于某型號(hào)衛(wèi)星上，安裝后性能指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)本發(fā)明所述的制作方法解決了傳統(tǒng)基準(zhǔn)棱鏡安裝安裝方法無(wú)法滿足衛(wèi)星型號(hào)試驗(yàn)要求，實(shí)現(xiàn)大型桁架結(jié)構(gòu)衛(wèi)星基準(zhǔn)棱鏡的快速測(cè)量安裝。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。