[发明专利]利用磁场传递卫星在轨振动信息的高精度测振方法

说明书

本申请公开了一种利用磁场传递卫星在轨振动信息的高精度测振方法，当振源发生振动时，微型磁强测量装置将随振源共同振动，由于待测振动信号的频率远远小于磁场传播的速度，因此可以认为振动产生的磁场变化信号是瞬时作用在微型磁强测量装置上的，因此微型磁强测量装置探测的磁场信号中包含振动信号的信息，可以利用磁场来传递微振动信息。结合磁强计探头分辨率以及高精度测振试验数据，通过理论计算可得磁场传递的振动信息的分辨率可达10^‑3角秒，满足高分辨相机的测量精度需求，可以实现高精度的实时测量。

技术领域

本发明一般涉及航天卫星遥感平台，尤其涉及一种利用磁场传递卫星在轨振动信息的高精度测振方法。

背景技术

高分辨遥感成像卫星的光学系统对环境振动极为敏感，卫星平台上的微振动，特别是成像系统的反射镜与焦平面之间的相对微振动是产生像移误差的主要因素，严重影响遥感卫星成像质量。相对振动无处不在，在保证卫星平台姿态满足设计精度要求的前提下，应对卫星上影响成像的部件间的相对振动进行测量，通过测量光轴相对于平台姿态轴的振动角位移，在轨主动修正和补偿图像数据，提高遥感卫星成像质量。

寻求可行有效的地面测量和在轨测量的手段是光学系统稳定性研究、高分辨光学成像的关键点之一。微振动的测量需要高精度的探测系统，目前采用的如加速度计、压电传感器、微机械陀螺、光学测振技术、激光干涉仪等，加速度计的测量精度在10^-5～10^-6gal，能够测量的角度振动约为10^-2角秒，压电传感器的角度振动测量精度约为角秒级；微机械陀螺的角度测量精度也约为角秒级；光学测振技术能够测量微米级的平移，角度测量精度在角秒级。

而目前高分遥感成像系统需要优于10^-3角秒的测量和控制精度，以达到0.5米地面分辨率的成像水平。因此，微振动测量迫切需求高精度微振动角位移传感器技术。上述方法虽各具优点，但都无法满足高分辨相机的测量精度需求，特别是高精度的实时测量。寻求可行有效的地面测量和在轨测量的手段，成为卫星平台解决微振动问题的关键点。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供传递卫星在轨振动信息的高精度测振方法，本发明利用磁场来传递微振动信息，结合磁强计探头分辨率以及高精度测振试验数据，通过理论计算可得磁场传递的振动信息的分辨率可达10^-3角秒。

本发明提供一种利用磁场传递卫星在轨振动信息的高精度测振方法，其特殊之处在于，包括：固定磁源和振源，在所述振源上固定微型磁强测量装置，保证所述磁源的磁轴与所述微型磁强测量装置的振动灵敏轴重合；将所述微型磁强测量装置的信号输出端与数字采集单元的输入端相连接；启动所述振源开始振动，通过所述数字采集单元采集所述微型磁强测量装置输出的包含振动信息的正交三方向磁场数据，并将所述磁场数据发送给数据处理设备；所述数据处理设备利用微振动信号提取算法完成微振动信号参数提取。

在一实施例中，所述振源为微振动试验台，所述微型磁强测量装置包括第一微型磁强计探头和第二微型磁强计探头，所述第一微型磁强计探头和所述第二微型磁强计探头间隔20cm依次安装于所述微振动试验台上，所述第一微型磁强计探头和所述第二微型磁强计的振动灵敏轴处于同一直线上，所述磁源设置在所述振动灵敏轴上距离所述第二微型磁强计探头的中心点50cm处。

在一实施例中，所述数据处理设备利用微振动信号提取算法完成微振动信号参数提取包括：将所述第一微型磁强计探头和所述第二微型磁强计探头所获取的磁场数据利用梯度法和小波降噪法去除干扰信号；利用快速傅里叶变换和功率谱计算分析小波降噪后所得到的振动位移信号，从所述振动位移信号提取微振动信号参数，所述微振动信号参数包括微振动的时域波形、幅值、频率和相位。