星载立体测绘相机立方镜间姿态标定

介绍了测绘相机立方镜与星敏感器立方镜间坐标系转换关系的标定方法。采用4台自准直经纬仪分别对两个立方镜进行准直测量,建立立方镜坐标系,并推导了基于准直测量角度的立方镜坐标系的旋转矩阵公式;利用经纬仪间短边互瞄方法实现两个立方镜间姿态的传递。标定试验表明,该方法可以标定出两立方镜坐标轴间夹角以及测绘相机间的姿态关系,满足了相机研制要求。     

基于自准直的立方镜姿态测量方法研究

根据用户对部件进行高准确度姿态测量的要求,介绍了基于立方镜的姿态测量方法,通过经纬仪进行自准直测量和互瞄测量,分析立方镜姿态轴的正交性,并对水平方向观测值和垂直方向观测值同时修正以建立立方镜坐标系,确定立方镜的姿态。     

基于激光跟踪仪的多立方镜姿态标定方法

提出了使用激光跟踪仪测量系统对立方镜姿态进行测量的方法。首先,根据反射原理及平面镜光学成像原理对立方镜法线进行测量,然后建立立方镜的角度坐标系,并标定多个立方镜坐标系间的转换矩阵。通过单个立方镜姿态测量及2个立方镜间坐标系转换矩阵标定的实验,验证了方法的可行性。实验结果表明,最大标定误差优于5″,满足测量精度的要求。     

一种惯性测姿装置的校准方法

根据惯性测姿装置的基本原理和组成,将装置的姿态角引出到立方镜的工作面上,提出了一种利用电子 经纬仪进行三维姿态角的校准方法,该方法通过电子经纬仪分别对立方镜的工作面进行测量,再根据姿态角的定义 进行角度转换,从而实现对惯性测姿装置的校准。此外,利用惯性测姿装置进行试验,验证了该校准方法的可行性, 并对校准结果的测量不确定度进行评定。     

电子经纬仪测量系统中立方镜坐标系建立技术探讨

在航天器总装过程中,通常利用立方镜来转移航天器分系统的位置关系基准,通过对基准立方镜之间位置关系的测量与调整,实现航天器的空间位置关系观测与调整。电子经纬仪测量系统在进行立方镜测量时,经常需要建立立方镜坐标系,本文介绍了电子经纬仪测量系统中构建立方镜法线的两种方法,对其优缺点进行了比较,并在此基础上,阐述了立方镜坐标系的构建方法。     

基于三坐标测量机的立方镜标定精度分析

立方镜是航天器产品制造过程中不可缺少的工艺基准。针对基于三坐标测量机的立方镜标定精度问题，进行了不同采样策略的采样试验，获得了立方镜夹角测量重复性数据。并利用解析法和蒙特卡罗方法两种理论分析方法分别对立方镜相邻面夹角测量不确定度进行了评估。数据表明，试验和理论分析结果一致， 两种理论分析方法得到的立方镜相邻面夹角测量不确定度相差微小，且夹角的测量不确定度随着采样点的数量增多而减小，最小接近0.0020°。利用理论分析的方法可以进行面向测量任务的立方镜标定精度的评估和采样规划。     

航天器自主交会对接的视觉相对导航方法

针对航天器自主交会对接在最终逼近阶段的相对导航问题,研究了基于特征光标的航天器视觉相对导航方法。首先建立了小角度假设条件下的相对导航模型。给出了航天器相对位置和采用欧拉角描述的相对姿态的近似解析算法。其次利用相对姿态的解析解作为观测信息,采用降阶的无迹卡尔曼滤波方法对目标航天器的姿态角和惯性角速度进行了估计,间接得到了相对姿态和相对姿态角速度的估计值。数值仿真表明提出的解析算法能够有效获得相对位置和相对姿态测量信息,通过降阶滤波可明显提高相对姿态确定精度。     

空间交会对接微波雷达测量系统面校准技术研究

介绍一种空间对接雷达测量系统地面校准方法.使用三坐标测量机准确标定立方镜和雷达天线之间的关系,将雷达天线和应答机天线分别固定在两空间舱上,在实验现场使用经纬仪测量系统测试.在测试过程中使用空间坐标转换方法,对位置关系中的姿态角进行标校,验证雷达测量系统的测量准确度,确保空间对接舱在太空中对接成功.     

iGPS系统与经纬仪测量系统联合测量方法研究

iGPS测量系统凭借建站方便快捷、测量速度快等优势,已经在国内外航空航天制造等大型工业设备安装和检测领域有广泛的应用,而航天器测量任务中大量的立方镜准直测量工作则只能由经纬仪测量系统完成。由于经纬仪测量系统点坐标测量效率偏低,需要将iGPS系统测量点通过经纬仪系统转换到立方镜坐标系下,实现两种坐标测量系统的联合测量。基于上述需求,研究了两种系统的坐标系转换方法,提出了利用标定板实现转换的方法,分析了原理与转换过程,并通过实验验证了可靠性和精度。     

基于经纬仪的光束平差法定向方法改进

针对基于传统经纬仪工业测量系统使用光束平差法定向精度有待提高的问题，提出一种新的定向改进方法。该方法同时结合了精确互瞄法与光束平差法，简化了测量过程，提出新的约束，消减了光束平差法中定向阶段的基准点测量累积误差，实现了在非通视条件中完成多台经纬仪高精度定向的目标。试验数据表明：该方法可在10m范围内，在误差为±3″的测点交会精度下，维持0.1mm的定向精度。     

陀螺经纬仪在北向基准检测中的应用研究

利用高端精密仪表——陀螺经纬仪,确定与检测棱镜、转台、地标北向基准准确度。在说明了陀螺经纬仪寻北原理、使用方法的基础上,描述了棱镜、转台、地标等检测方法和技术要求。     

一种无依托瞄准的角度解算方法

在惯组瞄准过程中,惯组测量单元和光管准直偏差角测量单元是在不同的测量坐标系下完成的,直接进行瞄准角度的合成会带来较大的耦合误差。针对此问题给出了一种惯组瞄准角度的解算方法,通过矩阵方式求得坐标系之间的变换关系,得到输出基准在地理坐标系中的姿态角度,并通过瞄准解算,获得目标棱镜的方位角度。     

雷达天线机电轴一致性标定方法研究CSCD

介绍一种标定雷达天线机电轴一致性的方法,即确定结构坐标系和波束坐标系之间的转换关系。在雷达天线结构上固定一玻璃立方镜,用于坐标转换。在实验室和微波暗室进行两次测量,分别得到结构坐标系与立方镜的关系、波束坐标系与立方镜的关系,解决了单次测量误差大的问题。进行数据处理及不确定度评定,验证了机电轴一致性。     

一种基于斜向观测的镜面法线方向测量方法

针对航天器上平面镜、立方镜等镜面法线方向测量时，准直光路被遮挡的情况，提出了一种斜向观测方法，即通过两台经纬仪在镜面法线两侧对称位置互相观测平行光的方法，获得镜面法线方向。对测量对象进行了说 明，详细描述了镜面法线准直测量原理和斜向观测原理，根据两种测量方法开展了测量比对试验，给出了过程观测 数据和计算结果。通过多次试验数据统计，斜向观测结果与准直测量结果差异在角秒量级，满足航天器测试要求，可以有效解决在航天器上基准镜面准直方向被遮挡时法线方向测量的难题。     

专用瞄准设备智能读数系统刻线的精确定位

专用瞄准设备智能读数系统采用普通CCD和图像采集卡,系统分辨力不高,为此采用基于矩心法的亚象素细分使刻线定位准确度大大提高.同时,针对系统图像倾斜和系统固有的刻线圆周角,进行了适当的修正,使系统最终识别准确度满足要求.     

箭上直角棱镜误差对方位瞄准精度的影响

给出了直角棱镜反射光矢量的完整表达式，在此基础上讨论了棱镜放置误差和角度误差对方位瞄准精度的影响。     

可见光/激光组合的相对位姿测量研究

针对可重构航天器模块超近距离对接场景下特征点消失问题，提出一种可见光/激光的高精度相对位姿测量方法。该方法先通过可见光/激光组合对初始相对横滚角误差进行校零，完成粗校准环节；然后通过激光二维双镜反射法进行精确的相对位姿解算，获得高精度相对位姿数据。仿真结果表明，在现有技术条件下，该方法在模块相对距离在100cm内可不依赖视觉特征点，实现±1.2mm和±0.03°的相对位姿测量精度，为模块航天器对接后续的超近距离高精度位姿控制奠定基础。     

面向立方星的相对位姿测量视觉传感器设计

针对立方星在轨服务任务中的近距离相对导航问题，提出一种相对位姿测量视觉传感器设计。为应对空间复杂的光照条件，设计一种具有多层结构的立体靶标，选取波长为850nm的LED灯作为立体靶标的光源。在相机镜头处安装850nm的红外窄带滤镜以提高立体靶标成像质量。为提高视觉传感器的测量精度，提出一种迭代直接求解(iterative direct solution, IDS)的相对位姿估计算法。该算法直接利用立体靶标上的非共面点提供的深度信息获得初始相对位姿，然后引入Haralick迭代算法来优化初始测量结果。搭建六自由度实验平台对该视觉传感器进行性能测试。实验结果表明,该视觉传感器能克服背景光的干扰，且提出的 IDS相对位姿估计算法的精度优于经典的P3P算法和EPnP算法。