申请/专利权人：上海卫星装备研究所

申请日：2021-12-24

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN114326831B

主分类号：G05D3/12

分类号：G05D3/12;G01C1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2022.04.29#实质审查的生效;2022.04.12#公开

摘要：本发明提供了一种光学自准直测量系统自动准直立方镜实现方法及系统，包括：上位机：与自准直测量系统和二维转台通过控制电缆连接，读取自准直测量系统的数据，控制二维转台转动；自准直测量系统：读取二维转台竖轴和横轴转角值和光学相机的准直偏差；光学相机：与自准直测量系统固定连接成一个整体，读取准直偏差量；二维转台：安置有光学相机与自准直测量系统固定连接成的整体，读取竖轴和横轴的转动角度；被测航天器：安置在航天器停放工装上，安装有立方镜。本发明实现了光学自准直测量系统对立方镜的高精度自动准直，进而实现航天器装配指向高精度测量的自动化，提高了测量效率和测量精度。

主权项：1.一种光学自准直测量系统自动准直立方镜实现系统，其特征在于，包括：上位机1：与自准直测量系统2和二维转台4通过控制电缆连接，读取自准直测量系统2的数据，控制二维转台4转动；自准直测量系统2：读取二维转台4竖轴和横轴转角值和光学相机3的准直偏差；光学相机3：与自准直测量系统2固定连接成一个整体，读取准直偏差量；二维转台4：安置有光学相机3与自准直测量系统2固定连接成的整体，读取竖轴和横轴的转动角度；被测航天器6：安置在航天器停放工装7上，安装有立方镜5；根据立方镜5镜面法线方向，移动自准直测量系统2实现立方镜5的概略准直，此时光学相机3有准直偏差读数；标定光学相机3与二维转台4之间的姿态关系，调整自准直测量系统2的二维转台4竖轴和横轴使得光学相机3中的准直偏差读数与0,0的差值为预设值范围内，记录二维转台4竖轴和横轴的转动角度为θ1,θ2；继续转动二维转台4的竖轴和横轴，记录竖轴和横轴的角度以及光学相机3准直偏差读数θi,θi+1,xi,yi，通过最小化理论反射光线和利用反射定理计算的反射光线的夹角求解光学相机3与二维转台4之间的姿态关系R；标定光学相机3与二维转台4之间的姿态关系R过程如下：根据光学相机3中准直偏差读数与0,0的差值为预设值范围内时，二维转台4竖轴和横轴的转动角度θ1,θ2，计算二维转台4坐标系下立方镜5的法向n：n＝-[cosθ1*sinθ2,sinθ1*sinθ2,cosθ2]其中负号表示所计算的立方镜5法向指向外；θ1为二维转台4竖轴转动角度；θ2为二维转台4横轴转动角度；转动二维转台4的竖轴和横轴，竖轴和横轴的角度以及光学相机3准直偏差读数θi,θi+1,xi,yi，θi为二维转台4竖轴转动角度，θi+1为二维转台4横轴转动角度，xi为光学相机3准直x方向偏差值，yi为光学相机3准直y方向偏差值，计算二维转台坐标系下的反射光向量和相机坐标系下的反射光向量：计算二维转台坐标系下入射光线i：i＝[cosθi*sinθi+1,sinθi*sinθi+1,cosθi+1]通过反射定理向量表达式计算二维转台坐标系下反射光r：r＝i-2*doti,n*n其中，dot表示两向量的点乘；通过光学相机3的读数xi,yi和自准直测量系统2镜头的焦距f，计算相机坐标系下的反射光向量r1：dx＝2*f*xidy＝2*f*yir1＝[dx,dy,-f]利用相机坐标系下的反射光向量r1，计算二维转台坐标系下的反射光向量rc：rc＝R*r1其中，R为光学相机3与二维转台4之间的姿态关系，用欧拉角表示；最小化二维转台坐标系下实测的反射光向量和模型计算的反射光向量对位姿关系R进行辨识： 其中，rci为第i位置利用光学相机3的读数计算的二维转台坐标系下的反射光向量，ri为第i个位置直接通过二维转台4竖轴和横轴转角计算的二维转台坐标系下的反射光向量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海卫星装备研究所 光学自准直测量系统自动准直立方镜实现方法及系统

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