本申请属于加速度传感测试领域，更具体地，涉及一种基于数据融合降低测量误差的静电加速度计。
背景技术：
1、高精度静电加速度计，作为卫星重力测量等关键任务中不可或缺的载荷，已在国际太空探索中取得显著且广泛的应用成果。在空间科学研究中，惯性传感器精度的持续提升已成为亟待解决的关键问题。静电加速度计的核心运作机制依赖于其敏感探头内的检验质量，检验质量作为惯性测量的基准，发挥着至关重要的作用。当航天器受到外部非保守力的扰动时，检验质量会偏离其平衡位置，进而引发其与相应极板间电容值的变化。电容差值由电容位移传感电路精确测量，并转化为检验质量相对于平衡点的位移信息，即残差信号。
2、随后，残差信号经过控制器处理，转化为相应的反馈电压，作用于静电执行机构，以产生合适的静电力，将检验质量精确拉回至平衡位置。在此过程中，静电执行结构产生的加速度与航天器的加速度相匹配，这一平衡关系可用如下表达式描述：
3、
4、其中，ain为外界输入加速度；an,dir为检验质量受到的直接扰动加速度；af为静电力施加产生在检验质量上的反馈加速度；x为检验质量与电容极板的相对位置；是用角频率表征的静电负刚度；s代表一次微分环节。
5、传统静电加速度计将反馈加速度af作为外界输入加速度ain的近似测量结果，af可以由反馈电压数据计算得到，计算过程如公式(2)所示：
6、af＝ha·vf (2)
7、其中，ha为反馈执行机传递函数，vf为反馈电压；
8、静电加速度计作为惯性系统中的核心设备，对其精度和响应速度都有很高的要求，但在现有的测量方法下，当航天器处于机动状态时，静电加速度计对外界输入加速度ain的测量结果存在一定的跟踪延时，无法满足响应速度要求。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种基于数据融合降低测量误差的静电加速度计，旨在解决现有静电加速度计存在跟踪延时，无法满足快响应任务需求的问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种静电加速度计，包括：敏感探头、测量控制模块和数据处理模块；
3、敏感探头的一端连接测量控制模块；测量控制模块与数据处理模块连接；
4、测量控制模块用于采集敏感探头中检验质量的位移，将位移信号转化为反馈电压信号施加至敏感探头中的电容极板上以产生静电力；数据处理模块用于采集测量控制模块中反馈电压信号以及与检验质量位移相关的残差电压并进行模数转换后融合，补偿与相对位置相关的输入加速度测量误差项，提取出外界输入加速度的测量结果；
5、其中，相对位置为检验质量与电容极板之间的相对位置。
6、进一步优选地，测量控制模块包括：电容位移传感电路、控制器和反馈执行机；
7、电容位移传感电路的输入端连接敏感探头中的电容极板，其输出端连接控制器；反馈执行机的输入端连接控制器，其输出端连接电容极板；
8、检验质量用于在外界干扰力的作用下相对平衡位置产生位移；电容位移传感电路用于测量检验质量在电容极板中的位置，将位移信号转化为电压信号；所述控制器用于将位移信号转换成反馈电压传输至反馈执行机；反馈执行机用于将控制器获得的反馈电压施加至电容极板以产生静电力。
9、进一步优选地，数据处理模块包括第一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器和数据融合处理器；
10、第一模拟数字转换器的输入端连接电容位移传感电路，其输出端连接数据融合处理器；第二模拟数字转换器的输入端连接反馈执行机的输出端，其输出端连接数据融合处理器；
11、第一模拟数字转换器和第二模拟数字转换器分别用于将残差电压信号和反馈电压信号从模拟信号转换为数字信号；数据融合处理器用于将数字信号的残差电压信号和反馈电压信号融合，提取出加速度计的测量结果。
12、进一步优选地，外界输入加速度的测量结果表达式为：
13、
14、其中，amea表示外界输入加速度的测量结果；hsx为电容灵敏度；hsc为电容位移传感电路传递函数；verr为残差电压；s2为对残差电压verr的二次微分；是用角频率表征的静电负刚度；ha为反馈执行机传递函数；vf为反馈电压。
15、进一步优选地，在数据融合处理器中设置线性跟踪微分器，用于获取对残差电压的一次微分表达式，以便计算对残差电压verr的二次微分；线性跟踪微分器的传递函数为：
16、
17、其中，y代表verr的一次微分；代替s；t1、t2分别为两个惯性环节的时间常数；其中，线性跟踪微分器由两个惯性环节的差值与前向增益连接而成。
18、第二方面，本申请提供了一种基于上述静电加速度计的加速度获取方法，具体包括以下步骤：
19、采集敏感探头中检验质量的位移，将位移信号转化为反馈电压信号施加至敏感探头中的电容极板上以产生静电力；
20、采集反馈电压信号以及与检验质量位移相关的残差电压并进行模数转换后融合，补偿与相对位置相关的输入加速度测量误差项，提取出外界输入加速度的测量结果；
21、其中，相对位置为检验质量与电容极板之间的相对位置。
22、进一步优选地，外界输入加速度的测量结果表达式为：
23、
24、其中，amea表示外界输入加速度的测量结果；hsx为电容灵敏度；hsc为电容位移传感电路传递函数；verr为残差电压；s2为对残差电压verr的二次微分；是用角频率表征的静电负刚度；ha为反馈执行机传递函数；vf为反馈电压。
25、进一步优选地，采用线性跟踪微分器获取对残差电压的一次微分表达式，线性跟踪微分器的传递函数为：
26、
27、其中，y代表verr的一次微分；代替s；t1、t2分别为两个惯性环节的时间常数；其中，线性跟踪微分器由两个惯性环节的差值与前向增益连接而成。
28、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
29、本申请提供了一种基于数据融合降低测量误差的静电加速度计，传统静电加速度计测量方案忽略了与相对位置x相关的输入加速度测量误差项当航天器处于机动状态时，相对位置x存在快速较大的波动，导致这一加速度测量误差项也存在快速较大的波动，最终导致静电加速度计测量结果存在一定的跟踪误差与延时。本申请在传统静电加速度计的基础上，新增了数据融合处理器，将残差电压数据与反馈电压数据进行相关融合处理，补偿了与检验质量和极板的相对位置x相关的输入加速度测量误差项从而提升了加速度计测量速度；同时提出采用线性跟踪微分器来实现对残差电压的二次微分s2，从而有效降低了数据融合处理模块技术实现过程中存在的噪声干扰。
1.一种静电加速度计，其特征在于，包括：敏感探头、测量控制模块和数据处理模块；
2.根据权利要求1所述的静电加速度计，其特征在于，所述测量控制模块包括：电容位移传感电路、控制器和反馈执行机；
3.根据权利要求2所述的静电加速度计，其特征在于，所述数据处理模块包括第一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器和数据融合处理器；
4.根据权利要求2或3所述的静电加速度计，其特征在于，外界输入加速度的测量结果表达式为：
5.根据权利要求4所述的静电加速度计，其特征在于，在数据融合处理器中设置线性跟踪微分器，用于获取对残差电压的一次微分表达式，以便计算对残差电压verr的二次微分；线性跟踪微分器的传递函数为：
6.一种基于权利要求1所述的静电加速度计的加速度获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的加速度获取方法，其特征在于，外界输入加速度的测量结果表达式为：
8.根据权利要求7所述的加速度获取方法，其特征在于，采用线性跟踪微分器获取对残差电压的一次微分表达式，线性跟踪微分器的传递函数为：
