本公开提供了一种在轨航天器上的角速度传感器的性能测试方法和系统，该方法包括：利用在轨航天器上的角振动激励源响应于正弦模拟信号序列，带动角振动激励源上固接的基准角速度传感器和多个角速度传感器发生运动，其中，角振动激励源包括基准角速度传感器；利用控制器采集基准角速度传感器生成的基准振动信号序列和每个角速度传感器生成的待测振动信号序列，其中，基准振动信号序列包括对应于不同时间点的多个基准振动信号，待测振动信号序列包括对应于不同时间点的多个待测振动信号；根据与每个时间点对应的基准振动信号和多个待测振动信号，确定每个角速度传感器的性能参数集，其中，性能参数集包括目标传递函数和角速率噪声功率谱密度。角速率噪声功率谱密度。角速率噪声功率谱密度。
【技术实现步骤摘要】
在轨航天器上的角速度传感器的性能测试方法和系统
[0001]本公开涉及传感器
，更具体地，涉及一种在轨航天器上的角速度传感器的性能测试方法、系统、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
技术介绍
[0002]高分辨率遥感卫星、深空激光通信卫星等高精度航天器搭载的空间望远镜、高分辨率相机以及捕获跟踪定向系统等有效载荷对微角振动极为敏感，其在轨性能严重受限于载荷平台的姿态稳定度。为实现10
‑4°
/s量级或更高的姿态稳定度，需要对有效载荷平台进行微角振动的精确建模以及可靠有效的振动控制。
[0003]磁流体动力学(Magneto Hydro Dynamics，MHD)角速度传感器兼具低噪声、宽频带、小型化、长寿命、低成本、对加速度冲击不敏感等特点，满足sub
‑
μ rad量级的测量精度和kHz带宽的技术指标，是在轨测量微角振动信息最直接、有效的仪器之一。
[0004]由于在轨微振动环境的复杂程度高，地面试验无法完全模拟在轨工况对传感器产生的综合影响，存在天地状态差异引起的不确定因素，所以必须进行在轨试验，才能充分验证MHD角速度传感器在轨可靠性，以期为高精度航天器振动建模提供有力的测量数据保证。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本公开实施例提供了一种在轨航天器上的角速度传感器的性能测试方法、系统、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
[0006]本公开实施例的一个方面提供了一种角速度传感器的性能测试方法，上述角速度传感器部署在在轨航天器上，上述方法包括：
[0007]利用上述在轨航天器上的角振动激励源响应于正弦模拟信号序列，带动上述角振动激励源上固接的基准角速度传感器和多个上述角速度传感器发生运动，其中，上述角振动激励源包括上述基准角速度传感器，上述正弦模拟信号序列是对控制器输出的不同时间点下不同信号参数的多个正弦数字信号进行转换得到的；
[0008]利用上述控制器采集上述基准角速度传感器生成的基准振动信号序列和每个上述角速度传感器生成的待测振动信号序列，其中，上述基准振动信号序列包括对应于不同时间点的多个基准振动信号，上述待测振动信号序列包括对应于不同时间点的多个待测振动信号；
[0009]根据与每个上述时间点对应的上述基准振动信号和多个上述待测振动信号，确定每个上述角速度传感器的性能参数集，其中，上述性能参数集包括目标传递函数和角速率噪声功率谱密度。
[0010]根据本公开的实施例，上述角振动激励源还包括驱动电机、基座和支承元件，上述驱动电机用于驱动上述基准角速度传感器和多个上述角速度传感器发生运动，上述角速度传感器通过上述支承元件与上述驱动电机的动子连接；
[0011]上述驱动电机包括旋转式音圈电机，上述角速度传感器包括MHD角速度传感器，上
述基准角速度传感器包括光纤陀螺。
[0012]根据本公开的实施例，上述根据与上述时间点对应的上述基准振动信号和多个上述待测振动信号序列，确定每个上述角速度传感器的性能参数集，包括：
[0013]针对每个上述时间点，根据上述基准振动信号和多个上述待测振动信号，确定与上述基准振动信号对应的自功率谱密度函数和与每个上述待测振动信号序列对应的互功率谱密度函数；
[0014]针对每个上述互功率谱密度函数，根据上述自功率谱密度函数、上述互功率谱密度函数和与上述基准角速度传感器对应的传递函数，确定与上述互功率谱密度函数对应的上述角速度传感器的目标传递函数；
[0015]根据多个上述待测振动信号和与每个上述角速度传感器的上述目标传递函数，确定每个上述角速度传感器的上述角速率噪声功率谱密度。
[0016]根据本公开的实施例，根据多个上述待测振动信号和与每个上述角速度传感器的上述目标传递函数，确定每个上述角速度传感器的上述角速率噪声功率谱密度，包括：
[0017]利用功率谱密度方法处理多个上述待测振动信号，得到与每个上述待测振动信号对应的自功率谱密度函数和多个上述待测振动信号之间的互功率谱密度函数；
[0018]根据多个上述自功率谱密度函数、上述互功率谱密度函数和与每个上述角速度传感器的上述目标传递函数，确定每个上述角速度传感器的上述角速率噪声功率谱密度。
[0019]根据本公开的实施例，上述根据多个上述自功率谱密度函数、上述互功率谱密度函数和与每个上述角速度传感器的上述目标传递函数，确定每个上述角速度传感器的上述角速率噪声功率谱密度，包括，
[0020]根据多个上述自功率谱密度函数和上述互功率谱密度函数，确定与上述时间点对应的多个上述待测振动信号之间的相干系数；
[0021]针对每个上述角速度传感器，根据上述相干系数和与上述角速度传感器对应的自功率谱密度函数，确定上述角速度传感器的输出电压噪声功率谱密度。
[0022]根据上述输出电压噪声功率谱密度和与上述角速度传感器对应的目标传递函数，确定上述噪声功率谱密度。
[0023]根据本公开的实施例，在上述角振动激励源响应于上述正弦模拟信号序列之前，还包括：
[0024]利用信号驱动放大电路放大上述正弦模拟信号序列，得到放大的正弦模拟信号序列。
[0025]根据本公开的实施例，上述信号参数包括：频率、相位和幅值，上述正弦模拟信号序列中多个上述正弦数字信号的频率覆盖上述角速度传感器的工作频率。
[0026]本公开实施例的另一个方面提供了一种角速度传感器的性能测试系统，部署于在轨航天器上，上述性能测试系统包括：
[0027]控制器，用于输出不同时间点下不同信号参数的多个正弦数字信号；
[0028]角振动激励源，用于响应于正弦模拟信号序列发生运动，其中，上述正弦模拟信号序列是对多个上述正弦数字信号进行转换得到的，上述角振动激励源包括：
[0029]基准角速度传感器，用于在上述角振动激励源运动的情况下同步运动，进而生成基准振动信号序列，其中，上述基准振动信号序列包括对应于不同时间点的多个基准振动
信号；
[0030]多个上述角速度传感器，与上述角振动激励源固接，用于在上述角振动激励源运动的情况下同步运动，进而生成多个待测振动信号，其中，上述待测振动信号序列包括对应于不同时间点的多个待测振动信号序列；以及
[0031]计算模块，用于根据与每个上述时间点对应的上述基准振动信号和多个上述待测振动信号，确定每个上述角速度传感器的性能参数集，其中，上述性能参数集包括目标传递函数和角速率噪声功率谱密度。
[0032]根据本公开的实施例，性能测试系统还包括：
[0033]信号转换模块，用于将多个上述正弦数字信号转换为上述正弦模拟信号序列；
[0034]信号驱动放大电路，用于放大上述正弦模拟信号序列，得到放大的正弦模拟信号序列。
[0035]本公开实施例的另一个方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种角速度传感器的性能测试方法，所述角速度传感器部署在在轨航天器上，所述方法包括：利用所述在轨航天器上的角振动激励源响应于正弦模拟信号序列，带动所述角振动激励源上固接的基准角速度传感器和多个所述角速度传感器发生运动，其中，所述角振动激励源包括所述基准角速度传感器，所述正弦模拟信号序列是对控制器输出的不同时间点下不同信号参数的多个正弦数字信号进行转换得到的；利用所述控制器采集所述基准角速度传感器生成的基准振动信号序列和每个所述角速度传感器生成的待测振动信号序列，其中，所述基准振动信号序列包括对应于不同时间点的多个基准振动信号，所述待测振动信号序列包括对应于不同时间点的多个待测振动信号；根据与每个所述时间点对应的所述基准振动信号和多个所述待测振动信号，确定每个所述角速度传感器的性能参数集，其中，所述性能参数集包括目标传递函数和角速率噪声功率谱密度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述角振动激励源还包括驱动电机、基座和支承元件，所述驱动电机用于驱动所述基准角速度传感器和多个所述角速度传感器发生运动，所述角速度传感器通过所述支承元件与所述驱动电机的动子连接；所述驱动电机包括旋转式音圈电机，所述角速度传感器包括MHD角速度传感器，所述基准角速度传感器包括光纤陀螺。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据与所述时间点对应的所述基准振动信号和多个所述待测振动信号序列，确定每个所述角速度传感器的性能参数集，包括：针对每个所述时间点，根据所述基准振动信号和多个所述待测振动信号，确定与所述基准振动信号对应的自功率谱密度函数和与每个所述待测振动信号序列对应的互功率谱密度函数；针对每个所述互功率谱密度函数，根据所述自功率谱密度函数、所述互功率谱密度函数和与所述基准角速度传感器对应的传递函数，确定与所述互功率谱密度函数对应的所述角速度传感器的目标传递函数；根据多个所述待测振动信号和与每个所述角速度传感器的所述目标传递函数，确定每个所述角速度传感器的所述角速率噪声功率谱密度。4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据多个所述待测振动信号和与每个所述角速度传感器的所述目标传递函数，确定每个所述角速度传感器的所述角速率噪声功率谱密度，包括：利用功率谱密度方法处理多个所述待测振动信号，得到与每个所述待测振动信号对应的自功率谱密度函数和多个所述待测振动信号之间的互功率谱密度函数；根据多个所述自功率谱密度函数、所述互功率谱密度函数和与每个所述角速度传感器的所述目标传递函数，确定每个所述角速...
【专利技术属性】
技术研发人员：李醒飞，张舒楠，刘帆，朱占霞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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