一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111947648A(43)申请公布日2020.11.17(21)申请号202010810237.1(22)申请日2020.08.13(71)申请人中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所地址210042江苏省南京市板仓街188号(72)发明人郑奕吴兆祥梁斌王海(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人李湘群(51)Int.Cl.G01C21/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法(57)摘要本发明公开了一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，包括：步骤1，确定两轴旋转系统指向范围；步骤2，误差采集：获得误差在球环上的分布；步骤3，模型拟合：将误差采集中得到的指向范围内均匀分布的误差数据，通过球环函数使用最小二乘法进行拟合，得到拟合系数；步骤4，指向误差补偿：将球环函数模型和相关的拟合系数，放入指向控制系统，进行补偿。本发明的方法，适用于存在天顶盲区的各种两轴旋转系统的指向误差修正，修正精度高；且该模型稳定性强，对噪声不敏感。CN111947648ACN111947648A权利要求书1/2页1.一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，其特征在于，包括：步骤1，确定两轴旋转系统指向范围：根据两轴旋转系统的盲区范围得到指向范围的最小的天顶角θmin；根据两轴旋转系统观测范围，得到最大的天顶角θmax，确定指向的球环区域；步骤2，误差采集：对于天文观测类双轴旋转系统，首先在星表中选取均匀分布的恒星或射电源进行跟踪观测，得到恒星的理论位置和测量位置，将测量位置和理论位置相减，得到误差分布；对于机载光电平台等小型双轴旋转系统，用激光跟踪仪测量，求得误差在球环上的分布；步骤3，模型拟合：将误差采集中得到的指向范围内均匀分布的误差数据，通过球环函数(AnnalSphericalFunction)ASF，使用最小二乘法进行拟合，得到拟合系数；步骤4，指向误差补偿：将球环函数模型和相关的拟合系数，放入指向控制系统，进行补偿。2.根据权利要求1所述的一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：步骤1-1：根据两轴旋转系统的盲区范围得到指向范围的最小的天顶角θmin；步骤1-2：根据两轴旋转系统实际运行情况，得到指向范围的最大天顶角θmax；步骤1-3：综合前两步的结果，得到两轴旋转系统指向的球环区域范围[θmin,θmax]。3.根据权利要求1所述的一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：步骤2-1：选取观测目标在两轴旋转系统工作的球环区域内选取位置均匀分布的i个目标，两轴旋转系统对这些目标点进行指向跟踪；步骤2-2：得到目标的理论位置和测量位置：理论位置：测量位置：步骤2-3：理论位置与测量位置相减得到指向误差：4.根据权利要求1所述的一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：步骤3-1：使用球环函数ASF建立n项拟合模型；步骤3-2：将l个目标所对应的角度代入拟合模型中，建立拟合矩阵S；2CN111947648A权利要求书2/2页其中步骤3-3：通过最小二乘法求解拟合系数；天顶角θ的拟合系数：方位角φ的拟合系数：步骤3-4：整合拟合系数和模型，建立指向误差修正模型：天顶角θ的指向误差模型为：方位角φ的指向误差模型为：5.根据权利要求1所述的一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，其特征在于，所述步骤3中的球环函数ASF为：球环函数ASF是球环上的完备、正交函数集。6.根据权利要求1所述的一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：步骤4-1：得到指向目标步骤4-2：将指向目标代入指向误差修正模型中，得到天顶角和方位角的修正值：步骤4-3：将天顶角指向命令进行修正：步骤4-4：将修正过的指向目标传入控制系统中执行。3CN111947648A说明书1/6页一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法技术领域[0001]本发明属于精密定位和指向领域，具体涉及一种对存在天顶盲区的两轴旋转系统指向误差的修正方法，包括确定指向范围、误差采集、使用球环函数对误差进行拟合和修正。背景技术[0002]两轴旋转系统具有结构紧凑、可靠性高、配置灵活等优点，在许多领域有着广泛的应用，比如光学和射电望远镜、机载光电平台、光电经纬仪和激光通信等领域。由于加工精度、装配误差等原因，两轴旋转系统的指向读数与理想位置之间总会存在一定的差异，这就是指向误差。两轴旋转系统的指向误差会将限制光学望远镜对目标