本发明专利技术提供了一种适用于超大阵面指向变化的测量系统，包括：多束点激光发射器、二维PSD传感器组件、测量控制单元和超大阵面；其中，多束点激光发射器与测量控制单元连接，二维PSD传感器组件与测量控制单元连接；多束点激光发射器输出的光束照射至二维PSD传感器组件；二维PSD传感器组件布置于所述超大阵面上；超大阵面2K x 2K以上阵列。本发明专利技术还提供了一种适用于超大阵面指向变化的测量方法。本发明专利技术基于多束点激光发射器，能够获取超大阵面在轨绝对平面度和法线指向实现对超大阵面的指向变化测量。变化测量。变化测量。
【技术实现步骤摘要】
适用于超大阵面指向变化的测量系统及方法
[0001]本专利技术涉及航天器测量
，具体地，涉及一种适用于超大阵面指向变化的测量系统及方法。
技术介绍
[0002]由于空间热环境反复交替变化严重，极易造成卫星结构在轨变形，尤其卫星超大可展阵面在轨变形尤为严重，为分析和获取在轨变形对星载超大阵面天线指向和成像精度的影响，需对星载超大阵面的在轨变形进行测量，为在轨变形抑制和在轨修正提供数据支持。
[0003]经过检索，专利文献CN105444669B公开了一种用于大型平面指向变化的测量系统及测量方法，包括线型激光发射器、一维PSD测点、测量控制器以及信息处理器；所述信息处理器与测量控制器数据连接，所述测量控制器与线型激光发射器控制连接，所述一维PSD测点为多个，其中每一个一维PSD测点处均设有一维PSD传感器，所述线型激光发射器输出的光线传输至一维PSD传感器，所述一维PSD传感器与测量控制器数据连接；多个所述一维PSD测点布置于大型平面上。同时提供了上述测量系统的测量方法。本专利技术的测量方法是通过线型激光器配合一维PSD的传感技术，得到各个测点的位置变化量，并求解得到大型平面的指向变化量，以便对大型平面进行进一步的调整或补偿。该现有技术的不足之处在于无法实现对超大阵面的进行测量。
[0004]因此，亟需研发涉及一种能够对超大阵面进行测量的系统和方法。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于超大阵面指向变化的测量系统及方法，基于多束点激光发射器，能够获取超大阵面在轨绝对平面度和法线指向实现对超大阵面的指向变化测量。
[0006]根据本专利技术提供的一种适用于超大阵面指向变化的测量系统，包括：多束点激光发射器、二维PSD传感器组件、测量控制单元和超大阵面；其中，多束点激光发射器与测量控制单元连接，二维PSD传感器组件与测量控制单元连接；多束点激光发射器输出的光束照射至二维PSD传感器组件；二维PSD传感器组件布置于所述超大阵面上；超大阵面2K x 2K以上阵列
[0007]优选地，多束点激光发射器在同一水平面内输出多束点光束，多束点光束的各点光束的参数相同。
[0008]优选地，多束点激光发射器输出的各束点光束发散角微小，远距离传输保持光斑尺寸不变和能量密度不变，各点光束分别照射到对应的一个所述二维PSD传感器组件感光面的中心区域。
[0009]优选地，二维PSD传感器组件设置为多个，且分散布置在超大阵面上。
[0010]根据本专利技术提供的一种适用于超大阵面指向变化的测量方法，采用上述的适用于
超大阵面指向变化的测量系统进行指向变化的测量，包括如下步骤：
[0011]步骤S1：对适用于超大阵面指向变化的测量系统进行安装和各测点绝对坐标的标定；
[0012]步骤S2：当所述超大阵面的平面度发生变化后，使用所述测量控制单元采集计算，并记录每个所述二维PSD传感器组件在垂直于所述超大阵面方向的光斑位置值；
[0013]步骤S3：通过所述测量控制单元计算所述超大阵面各测点的当前的绝对坐标，阵面变形引起各测点沿垂直于阵面的方向位移得到变形后的各测点空间坐标；
[0014]步骤S4：使用最小二乘法拟合所述超大阵面各测点的当前空间坐标，计算得到超大阵面的绝对平面度和法线指向。
[0015]优选地，步骤S1包括步骤S1.1：在超大阵面各二维PSD传感器组件的安装面处粘贴摄影测量靶标，通过摄影测量获取各安装面的绝对空间位置坐标(X1‑0，Y1‑0，Z1‑0)、(X2‑0，Y2‑0，Z2‑0)、(X3‑0，Y3‑0，Z3‑0)、
···
(X
N
‑0，Y
N
‑0，Z
N
‑0)。
[0016]优选地，步骤S1还包括步骤S1.2：拆除超大阵面上的摄影测量靶标，保持步骤S1.1中超大阵面平面度和空间位置状态不变，安装调整多束点激光发射器和二维PSD传感器组件，保证每个二维PSD传感器组件光敏面的中心区均接收到一束点光束。
[0017]优选地，步骤S1还包括步骤S1.3：保持步骤S1.2中超大阵面平面度和空间位置状态不变，使用测量控制单元采集二维PSD传感器组件输出信号，并计算每个二维PSD传感器组件在垂直于超大阵面方向的光斑位置值S1‑0、S2‑0、S3‑0、
···
S
N
‑0，即完成了测量系统的安装和各测点绝对坐标的标定。
[0018]优选地，超大阵面的平面度发生变化后，使用测量控制单元采集计算，并记录每个二维PSD传感器组件在垂直于超大阵面方向的光斑位置值S1‑1、S2‑1、S3‑1、
···
S
N
‑
1。
[0019]优选地，通过测量控制单元计算超大阵面各测点的当前的绝对坐标，阵面变形引起各测点沿垂直于阵面的方向位移，平行于阵面方向的位移基本忽略，即变形后的各测点空间坐标为：(X1‑0，Y1‑0，Z1‑0+S1‑0‑
S1‑1)、(X2‑0，Y2‑0，Z2‑0+S2‑0‑
S2‑1)、(X3‑0，Y3‑0，Z3‑0+S3‑0‑
S3‑1)、
···
(X
N
‑0，Y
N
‑0，Z
N
‑0+S
N
‑0‑
S
N
‑1)。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0021]1、本专利技术选用光束发散角微小的多束点激光发射器，输出的各光束为点激光，远距离传输可保持光斑尺寸不变，保持良好的能量集中度，避免了线激光的光功率随传输距离指数衰减，具备超大阵面在轨变形测量能力。
[0022]2、本专利技术通过使多束点激光的光功率、波长、光斑尺寸相同，对于不同安装位置的二维PSD传感器组件接收到的激光参数相同，因此各二维PSD传感器组件的电路中电流电压转换参数和电压放大倍数等电路参数均可实现一致，进而不同测点处的二维PSD传感器组件具备互换性；避免了使用线激光，距离激光器近的PSD组件接收到光能量强，需要设计小的电压放大倍数，距离激光器远的PSD组件接收到光能量弱，需要设计大的电压放大倍数。
[0023]3、本专利技术使用二维PSD传感器组件，便于实现各束点光束照射至对应二维PSD传感器组件光敏面的工程装调，具有水平方向的余量，避免超大阵面变形导致点光束偏离出二维PSD传感器组件感光面之外。
[0024]4、本专利技术选用点激光和二维PSD传感器组件，实现了激光发生器输出光全部照射到PSD光敏面上，避免了选用线激光仅极少部分光线照射到PSD光敏面，绝对部分光线未被
利用。
[0025]5、本专利技术不仅可实现对超大阵面的在轨变形测量能力，同时可降低测量系统对激光光功率的要求，降低激光器的功耗和热耗，节省卫星能源。
[0026]6、本专利技术基于多束点激光发射器，能够获取超大阵面在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于超大阵面指向变化的测量系统，其特征在于，包括：多束点激光发射器、二维PSD传感器组件、测量控制单元和超大阵面；所述多束点激光发射器与所述测量控制单元连接，所述二维PSD传感器组件与所述测量控制单元连接；所述多束点激光发射器输出的光束照射至所述二维PSD传感器组件；所述二维PSD传感器组件布置于所述超大阵面上；所述超大阵面为2K x 2K以上阵列。2.根据权利要求1所述的适用于超大阵面指向变化的测量系统，其特征在于，所述多束点激光发射器在同一水平面内输出多束点光束，多束点光束的各点光束的参数相同。3.根据权利要求2所述的适用于超大阵面指向变化的测量系统，其特征在于，所述多束点激光发射器输出的各束点光束发散角微小，远距离传输保持光斑尺寸不变和能量密度不变，各点光束分别照射到对应的一个所述二维PSD传感器组件感光面的中心区域。4.根据权利要求1所述的适用于超大阵面指向变化的测量系统，其特征在于，所述二维PSD传感器组件设置为多个，且分散布置在所述超大阵面上。5.一种适用于超大阵面指向变化的测量方法，其特征在于，采用权利要求1至4中任一项所述的适用于超大阵面指向变化的测量系统进行指向变化的测量，包括如下步骤：步骤S1：对适用于超大阵面指向变化的测量系统进行安装和各测点绝对坐标的标定；步骤S2：当所述超大阵面的平面度发生变化后，使用所述测量控制单元采集计算，并记录每个所述二维PSD传感器组件在垂直于所述超大阵面方向的光斑位置值；步骤S3：通过所述测量控制单元计算所述超大阵面各测点的当前的绝对坐标，阵面变形引起各测点沿垂直于阵面的方向位移得到变形后的各测点空间坐标；步骤S4：使用最小二乘法拟合所述超大阵面各测点的当前空间坐标，计算得到超大阵面的绝对平面度和法线指向。6.根据权利要求5所述的适用于超大阵面指向变化的测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括步骤S1.1：在所述超大阵面各所述二维PSD传感器组件的安装面处粘贴摄影测量靶标，通过摄影测量获取各安装面的绝对空间位置坐标(X1‑0，Y1‑0，Z1‑0)、(X2‑0，Y2‑0，Z2‑0)、(X3‑0，Y3‑0，Z3‑0)、
···
(X
...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，孙延博，张如变，杜宣，赵发刚，孔祥森，任友良，袁伟，薛久明，方厚招，周丽平，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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