光纤陀螺测量卫星结构角振动的地面试验验证

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1、第25卷第2期航天器工程V01．25No．22016年4月SPACECRAFTENGINEERING133光纤陀螺测量卫星结构角振动的地面试验验证边志强曾擎王皓许海玉沈毅力(上海卫星工程研究所，上海200190)摘要针对结构角振动对卫星光学载荷成像影响大，且在轨微振动实时测量较困难的问题，文章对比了国内外角振动测量方法，提出利用光纤陀螺实时测量角振动方法，利用角振动激励台对光纤陀螺测量结果进行了标定，其测量精度满足要求，并测量了动量轮组合工作模式下的卫星载荷安装板的角振动特性。地面试验结果表明：此测量方法合理可行，可为增强卫星在轨的抗振性、提高有效载荷指向精度和稳定度提供参考。关键

2、词结构角振动；光纤陀螺；实时测量；振动特性中图分类号：V416文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．02．018FOGMeasuresSatelliteStructureAngleVibrationMethodBIANZhiqiangZENGQingWANGHaoXUHaiyuSHENYili(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200190，China)Abstract：Inviewoftheproblemthatopticalpayload’simagequahtyishea

3、vilyinfluencedbyan—gularvibrationofstructureandthevibrationishardtoberea卜timemeasuredon～orbit，thispapercontrastsomedomesticandinternationalmethodsforangularvibrationmeasurement，andpropo—sesareal—timemeasuremethodforangularvibrationbyusingFOG．ThemeasurementresuItofFOGiscalibratedbyangularvibrat

4、ionexcitation—table，andtheresultsshowthatitsmeasurementaccuracysatisfiestherequirement．AngularvibrationcharacteristicsofthesateUitepayl。admountingsurfacearealsomeasuredinamomentumwheeleombinationalworkingmode．There—sultofgroundtestsshowthatthemeasuremethodisreasonableanditcanproVideareferencef

5、orenhancingsatelliteon—orbitanti—vibrationandadvancingpayloadpointingaccuracyandstability．Keywords：angularvibrationofstructure；opticfibergyroscope(FOG)；real—timemeasurement；Vi—brationDerformance1引言近年来各国竞相发展对地观测卫星，高分辨率遥感卫星成为空间技术发展的一个重要方向，具有十分重要的应用价值。从20世纪70年代的100m左右分辨率，到目前已发展到1m以内。与之对应的是有效载荷对指向

6、稳定度的要求也越来越高，对星载活动部件的运动所引起的微振动越来越敏感。微振动是航天器在轨运行期间，由飞轮或控制力矩陀螺、太阳翼驱动机构步进、推力器开关、推进剂晃动、相机摆镜摆动等部件运动造成的。只要航天器内存在运动部件，就一定存在微振动[1]。微振动幅值小、频谱宽，其加速度量级在1×10_6～1×10．2g。，对应的位移在微米量级，频率范围从o．01Hz到几千赫兹。微振动分为线振动和角振动两类。光学敏感收稿日期：2015—02一06；修回日期：2015一06—15作者简介：边志强，男，高级工程师，从事卫星总体和姿轨控研究。Email：bianzhiqian92003@163．com

7、。航天器工程器成像质量对角振动环境极为敏感[1]，根据光学载荷的成像分析，垂直于光轴平面的线振动大于沿光轴的线振动，绕垂直于光轴平面内坐标轴的角振动大于绕光轴的角振动，角振动的影响远远大于线振动的影响[2]。由于卫星在轨运行所受的重力环境与地面完全不同，其微振动特性与地面所测量的微振动特性有所不同，进行在轨微振动实时测量具有重要意义。本文对比国内外测量角振动的方法，提出使用光纤陀螺测量卫星角速度兼顾测量角振动的创新方法，并在地面进行了试验验证，能满足在轨实时监测角振动