基于光纤陀螺与经验模态分解的航天器微小角振动检测技术_孟祥涛

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1、基于光纤陀螺与经验模态分解的航天器微小角振动检测技术_孟祥涛第43卷第8期Vol.43No.8红外与激光工程InfraredandLaserEngineering2014年8月Aug.2014基于光纤陀螺与经验模态分解的航天器微小角振动检测技术孟祥涛，王巍，向政(中国航天电子技术研究院，北京100094)摘要：航天器在轨运行过程中，由于内部多种活动部件的存在，会使其结构体产生振幅较小、频率较高的微小角振动，这会影响航天器有效载荷的正常工作。光纤陀螺作为航天器的姿态测量部件，在设计原理上具有高带宽的特点，针对航天器微小角

2、振动的特点，提出采用光纤陀螺测量该振动信息，同时提出采用经验模态分解的方法将光纤陀螺输出信号分解成各个时间尺度上的本征模态函数，再经过Hilbert谱分析方法检测出微小角振动信息。通过星载测试试验对该方法进行了有效性验证，结果表明：采用经验模态分解技术能够实现航天器微小角振动信号的检测，为航天器微小角振动的高精度测量提供了新手段和新方法。关键词：微小角振动；光纤陀螺；经验模态分解；本征模态函数中图分类号：U666.1文献标志码：A文章编号：1007-2276(2014)08-2619-07———————————————

3、————————————————————————————————Detectingtechniqueofspacecraft′smicrovibrationbasedonFOGandEMDMengXiangtao,WangWei,XiangZheng(ChinaAcademyofAerospaceElectronicsTechnology,Beijing100094,China)Abstract:Duetotheexistingofvariousmovingparts,thesmalleramplitudeandlow

4、erfrequencywillappearinthestructureofspacecraft,whenaspacecraftmovinginorbit.Thisphenomenonwillaffecttheinnerpayload.Asanattitudemeasurementequipmentofspacecraft,FOGobtainsthecharacteristicsofhighbandwidth.ThusitwasputforwardthatFOGcanbeadoptedtomeasurethemicrov

5、ibration.Moreover,EMDwasadoptedtodecomposetheoutputsignalofFOGtointrinsicmodefunctionontimescaleaswell.Afterthat,Hilbertanalysismethodwillbeusedtodetectavailablemicrovibrationinformation.Thismethodwastestedinthespacecraftexamination.Theresultshowsthatempiricalmo

6、dedecompositiontechniquecouldrealizespacecraft′smicrovibration,whichbringsanewmethodforthefieldofmicrovibrationmeasurementofspacecraft.Keywords:microvibration;FOG;EMD;intrinsicmodefunction收稿日期：2013-12-17；修订日期：2014-01-10基金项目：总装“十二五”预研项目(30106)作者简介：孟祥涛(1982-)，男，博士

7、生，从事光纤陀螺惯性系统———————————————————————————————————————————————技术方面的研究。Email:mengxiangtao1982@163.com导师简介：王巍(1966-)，男，研究员，博士生导师，主要从事新型惯性技术方面的研究。Email:yfwangwei@vip.sina.com红外与激光工程第43卷当前进行信号检测的方法有很多，如傅里叶变0引言航天器在轨运行过程中会受到多种环境因素的干扰，如大型可控构件驱动机构的步进运动、变轨调姿期间推力器的点火工作、进出阴影时

8、的冷热交变和动量轮的高速转动等。这些干扰都会使航天器的结构体产生局部的微小角振动，对有效载荷尤其是光学载荷的高精度成像产生较大的影响。如果能够将该微小角振动信息精确测量出来，那么可以采用图像补偿等手段提高光学载荷的成像水平，这对航天器综合性能的提高将具有重要意义。目前用于测量微小角振动的传感器种类不多，大部分工程应用难度较大，要实