[发明专利]一种利用三轴转台测试紫外敏感器的方法

权利要求书

1.一种利用三轴转台测试紫外敏感器的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立一个实验坐标系，所述的实验坐标系的原点取为三轴转台回转中心O_zt，以转台位于零位时外框轴、中框轴和内框轴作为实验室坐标的三个坐标轴X_zt、Y_zt和Z_zt，并测量月球模拟器中心、转台回转中心在实验坐标系中的坐标，确定紫外敏感器在工作台面上的安装位置及方向，测量转台工作台面到转台回转中心的距离，测量月球模拟器发光面半径；

(2)确保月球模拟器处于紫外敏感器的视场范围内时，使三轴转台处于任意一转角位置，在月球模拟器发光面边缘上选取n个点，计算各个点在紫外敏感器测量坐标系中的坐标，所述的紫外敏感器测量坐标系的原点O_uvs取为紫外敏感器的光学中心，垂直于顶部圆面且指向紫外敏感器外部空间的矢量作为测量坐标系的Z_uvs轴；以经过原点、垂直于紫外敏感器顶面且指向紫外敏感器外部空间的矢量作为测量坐标系的X_uvs轴；测量系中Y_uvs轴的定义符合笛卡尔坐标系的定义规则，所述的n≥36，这n个点所形成的圆弧的圆心角不小于180°；

(3)将在月球模拟器发光面边缘上选取的n个点与紫外敏感器光学中心连线，形成一以紫外敏感器光学中心为顶点的圆锥，这个圆锥的回转轴线所表征的方向即为月心方向矢量，具体实现如下：

设所述的月球模拟器发光面边缘上的一点A与紫外敏感器光学中心O_uvs的连线是则A点在紫外敏感器测量坐标系中的坐标X_A，Y_A，Z_A的计算公式如下：

XAYAZA=cosγsinγ0-sinγcosγ0001·cosδ0-sinδ010sinδ0cosδ·1000cosαsinα0-sinαcosα·dv-l1·sinδ+R·cosωdh-l1·cosδ·sinα+R·sinωl2-l1·cosδ·cosα]]>

对进行规一化，得到单位矢量计算步骤如下：

xAyAzA=XAXA2+YA2+ZA2YAXA2+YA2+ZA2ZcXA2+YA2+ZA2]]>

其中：α为转台外框相对基准零位的转角；δ为转台中框相对基准零位的转角；γ为转台内框相对基准零位的转角；l₁为紫外敏感器光学中心到转台回转中心的距离；l₂为月球模拟器平面到转台回转中心的距离；R为模拟器发光圆面半径，月球模拟器的发光圆面为Ω，其圆心为O_ls，Z_zt与Ω相交于C点，O_ls点与C点连线在水平方向投影长度为d_h，在铅垂方向投影长度为d_v，ω为A点、O_ls点间连线与水平面的夹角；

按照上述计算过程得到n个点与紫外敏感器光学中心O_uvs连线进行归一化后的单位矢量(x₁^S，y₁^S，z₁^S)、(x₂^S，y₂^S，z₂^S)、…、(x_n^S，y_n^S，z_n^S)；

(4)求出月心方向矢量在紫外敏感器测量坐标系中的坐标，并由欧拉转角公式转化为俯仰角和滚动角，即设月心方向矢量在紫外敏感器测量坐标系中的坐标(x_c^S，y_c^S，z_c^S)，则有下式成立：

x1S·xcS+y1S·ycS+z1S·zcS=cosξ=ηx2S·xcS+y2S·ycS+z2S·zcS=η...xnS·xcS+ynS·ycS+znS·zcS=η⇒x1Sy1S-1x2Sy2S-1.........xnSynS-1·xcSycSη=-z1S·zcS-z2S·zcS...-znS·zcS]]>

采用最小二乘法对上式进行求解，得到(x_c^S，y_c^S，z_c^S)以及η，由(x_c^S，y_c^S，z_c^S)可得到俯仰角和滚动角的理论值θ*和Φ*，与紫外敏感器输出的俯仰角和滚动角的实际值θ和Φ对比即可以得到紫外敏感器的测量误差。