1.本发明是关于星载固面天线机械指向精度测量方法，能够广泛适用于大型可展开类固面天线的机械指向精度测量。
背景技术：2.天线机械指向精度指的是天线阵面的法线(机械轴)与星体坐标系的夹角关系，主要为入轨后调整卫星姿态提供参考数据，提高天线工作效率。
3.目前，大型天线阵面法线一般通过摄影测量系统测量并拟合，星体坐标系可以通过星体载荷舱上的特征测量点或星体棱镜建立，但是天线阵面展开后，星体载荷舱上的特征测量点会被阵面干涉，不易测量，因此一般通过测量星体棱镜建立星体坐标系。而星体棱镜坐标系通过经纬仪准直测量，摄影测量系统无法直接测量获取，为了测量天线机械指向精度，需要联合摄影测量系统与经纬仪测量系统，两种设备联合测量无法对测量精度进行准确溯源，并且测量效率也较低。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种星载固面天线机械指向精度的测量方法。
5.为了克服现有测量方法测量精度无法溯源，测量效率低的问题，本发明所提供的一种星载固面天线机械指向精度测量方法，包括如下步骤：
6.步骤s1，展开所述星载固面天线的天线阵面；
7.步骤s2，于天线阵面前方的预设位置架设激光跟踪仪；
8.步骤s3，采用所述激光跟踪仪测量星体棱镜，以拟合并获取星体坐标系；
9.步骤s4，采用所述激光跟踪仪测量所述天线阵面上预设的特征测量点，以获取所述天线阵面的法线；
10.步骤s5，解算所述天线阵面的法线与所述星体坐标系的z轴之间的夹角，并将所述夹角作为天线机械指向精度的表征。
11.进一步，所述步骤s2包括：
12.步骤s21，关闭跟踪伺服，调整激光测头，使第一出射激光照到星体棱镜的第一棱镜面；打开跟踪伺服，在第一反射激光的光路上，调节三脚架的高度及左右位置，通过三脚架上的靶镜接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第一测点；
13.步骤s22，关闭跟踪伺服，调整激光测头，使其第二出射激光照到靶镜，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第二测点；
14.步骤s23，关闭跟踪伺服，调整激光测头，使其第三出射激光照到星体棱镜的第二棱镜面，打开跟踪伺服，在第二反射激光的光路上，调节三脚架的高度及左右位置，通过三脚架上的靶镜接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第三测点，
15.步骤s24，关闭跟踪伺服，调整激光测头，使其第四出射光线照到靶镜，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第四测点；
16.步骤s25，以第一测点、第二测点为两点拟合第一直线矢量，以第三测点、第四测点为两点拟合第二直线矢量，以第一直线矢量与第二直线矢量为两个坐标系轴线拟合星体坐标系；所述星体坐标系定义如下：从第一测点到第二测点的方向为坐标轴z轴正，从第三测点到第四测点的方向为坐标轴x轴正，右手定则确定y轴正。
17.优选地，所述的特征测量点选取的位置均匀分布在天线阵面上并反映天线形面。
18.优选地，所述预设位置为同时测量到星体第一棱镜面、第二棱镜面及天线阵面上的所有特征测量点的位置。
19.优选地，所述天线阵面为固面天线。
20.优选地，所述星体棱镜的棱镜面夹角为90
°±5″
。
21.优选地，所述星体棱镜的镜面反射率大于等于80％。
22.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
23.本发明所提供的星载固面天线机械指向精度测量方法，利用激光跟踪仪测量天线阵面法线与星体坐标系，避免多仪器联合测量带来的测量精度溯源及多台仪器建站测量效率低的问题，提高了测量精度及效率。
附图说明
24.图1为本发明所述星载固面天线机械指向精度测量的示意图；
25.图2为本发明所述星载固面天线机械指向精度测量方法的步骤示意图；
26.图3为本发明所述的星体棱镜坐标系测量示意图。
27.其中：
28.1-星体、2-天线阵面、3-特征测量点、4-星体棱镜、5-激光跟踪仪、6-靶镜、7-三脚架、8-第一棱镜面、9-第二棱镜面、10-激光测头、a1-第一出射激光、a2-第一反射激光、b1-第二出射激光、c1-第三出射激光、c2-第二反射激光、d1-第四出射激光。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
30.如图1、2所示，本发明提供了一种星载固面天线机械指向精度测量方法，包括如下步骤：步骤s1，展开所述星载固面天线的天线阵面；步骤s2，于天线阵面2前方的预设位置架设激光跟踪仪5；步骤s3，采用所述激光跟踪仪5测量星体棱镜4，以拟合并获取星体坐标系；步骤s4，采用所述激光跟踪仪5测量所述天线阵面2上预设的特征测量点3，以获取所述天线阵面的法线；步骤s5，解算所述天线阵面的法线与所述星体坐标系的z轴之间的夹角，并将所述夹角作为天线机械指向精度的表征。
31.优选地，所述步骤s2包括：步骤s21，关闭跟踪伺服，调整激光测头10，使第一出射激光照到星体棱镜4的第一棱镜面；打开跟踪伺服，在第一反射激光的光路上，调节三脚架7的高度及左右位置，通过三脚架上的靶镜6接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第一测点；
32.步骤s22，关闭跟踪伺服，调整激光测头10，使其第二出射激光照到靶镜6，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第二测点；
33.步骤s23，关闭跟踪伺服，调整激光测头10，使其第三出射激光照到星体棱镜4的第二棱镜面，打开跟踪伺服，在第二反射激光的光路上，调节三脚架7的高度及左右位置，通过三脚架上的靶镜6接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第三测点，
34.步骤s24，关闭跟踪伺服，调整激光测头10，使其第四出射光线照到靶镜6，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第四测点；
35.步骤s25，以第一测点、第二测点为两点拟合第一直线矢量，以第三测点、第四测点为两点拟合第二直线矢量，以第一直线矢量与第二直线矢量为两个坐标系轴线拟合星体坐标系；所述星体坐标系定义如下：从第一测点到第二测点的方向为坐标轴z轴正，从第三测点到第四测点的方向为坐标轴x轴正，右手定则确定y轴正。
36.本领域技术人员可以理解，星体1调平后，天线阵面2展开并锁定，在天线阵面2前方预设位置架设激光跟踪仪5，使其能够照射到星体棱镜4的两个正交棱镜面8、棱镜面9及天线阵面2上的所有特征测量点3，激光跟踪仪5开机预热。
37.如图3所示，激光跟踪仪5预热后进入测量程序，关闭跟踪伺服，手动调整激光测头10，使其第一出射激光a1能够照到星体棱镜4的第一棱镜面8，打开跟踪伺服，在第一反射激光a2的光路上，调节三脚架7的高度及左右位置，使安装在三脚架7上的靶镜6接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第一测点a1，关闭跟踪伺服，手动调整激光测头10，使其第二出射激光b1能够照到靶镜6，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第二测点a2；同理关闭跟踪伺服，手动调整激光测头10，使其第三出射激光c1能够照到星体棱镜4的第二棱镜面9，打开跟踪伺服，在第二反射激光c2的光路上，调节三脚架7的高度及左右位置，使安装在三脚架7上的靶镜6接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第三测点a3，关闭跟踪伺服，手动调整激光测头10，使其第四出射激光d1能够照到靶镜6，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪5测量并记录第四测点a4；以第一测点a1、第二测点a2为两点拟合第一直线矢量a，以第三测点a3、第四测点a4为两点拟合第二直线矢量b，以第一直线矢量a与第二直线矢量b为两个坐标系轴线拟合星体坐标系。所述星体坐标系定义如下：从第一测点a1到第二测点a2的方向为坐标轴z轴正，从第三测点a3到第四测点a4的方向为坐标轴x轴正，右手定则确定y轴正。
38.将靶镜6依次放在天线阵面2上的特征测量点3，激光跟踪仪5测量并记录测点，以最小二乘法拟合天线阵面2的法线α，则法线α与星体坐标系坐标轴z轴的夹角αz为天线机械指向精度，与x轴、y轴的夹角α
x
，αy为偏航、俯仰方向的天线机械指向精度。
39.以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。
技术特征：1.一种星载固面天线机械指向精度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：展开所述星载固面天线的天线阵面；于天线阵面前方的预设位置架设激光跟踪仪；采用所述激光跟踪仪测量星体棱镜，以拟合并获取星体坐标系；采用所述激光跟踪仪测量所述天线阵面上预设的特征测量点，以获取所述天线阵面的法线；解算所述天线阵面的法线与所述星体坐标系的z轴之间的夹角，并将所述夹角作为天线机械指向精度的表征。2.如权利要求1所述的星载固面天线机械指向精度测量方法，其特征在于，所述于天线阵面前方的预设位置架设激光跟踪仪进一步包括：关闭跟踪伺服，调整激光测头，使第一出射激光照到星体棱镜的第一棱镜面；打开跟踪伺服，在第一反射激光的光路上，调节三脚架的高度及左右位置，通过三脚架上的靶镜接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第一测点；关闭跟踪伺服，调整激光测头，使其第二出射激光照到靶镜，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第二测点；关闭跟踪伺服，调整激光测头，使其第三出射激光照到星体棱镜的第二棱镜面，打开跟踪伺服，在第二反射激光的光路上，调节三脚架的高度及左右位置，通过三脚架上的靶镜接收反射光线，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第三测点，关闭跟踪伺服，调整激光测头，使其第四出射光线照到靶镜，打开跟踪伺服，跟踪后激光跟踪仪测量并记录第四测点；以第一测点、第二测点为两点拟合第一直线矢量，以第三测点、第四测点为两点拟合第二直线矢量，以第一直线矢量与第二直线矢量为两个坐标系轴线拟合星体坐标系；所述星体坐标系定义如下：从第一测点到第二测点的方向为坐标轴z轴正，从第三测点到第四测点的方向为坐标轴x轴正，右手定则确定y轴正。3.如权利要求2所述的星载固面天线机械指向精度测量方法，其特征在于，所述的特征测量点选取的位置均匀分布在天线阵面上并反映天线形面。4.如权利要求2所述的星载固面天线机械指向精度测量方法，其特征在于，所述预设位置为同时测量到星体第一棱镜面、第二棱镜面及天线阵面上的所有特征测量点的位置。5.如权利要求2所述的星载固面天线机械指向精度测量方法，其特征在于，所述天线阵面为固面天线。6.如权利要求2所述的星载固面天线机械指向精度测量方法，其特征在于，所述星体棱镜的棱镜面夹角为90
°±5″
。7.如权利要求2所述的星载固面天线机械指向精度测量方法，其特征在于，所述星体棱镜的镜面反射率大于等于80％。
技术总结本发明公开了一种星载固面天线机械指向精度测量方法，包括如下步骤：步骤S1，展开所述星载固面天线的天线阵面；步骤S2，于天线阵面前方的预设位置架设激光跟踪仪；步骤S3，采用所述激光跟踪仪测量星体棱镜，以拟合并获取星体坐标系；步骤S4，采用所述激光跟踪仪测量所述天线阵面上预设的特征测量点，以获取所述天线阵面的法线；步骤S5，解算所述天线阵面的法线与所述星体坐标系的Z轴之间的夹角，并将所述夹角作为天线机械指向精度的表征。这样，利用激光跟踪仪测量天线阵面法线与星体坐标系，避免多仪器联合测量带来的测量精度溯源及多台仪器建站测量效率低的问题，提高了测量精度及效率。及效率。及效率。
技术研发人员：钟鸣 金博 梁宝柱 王洁 唐珺 肖杰
受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
