激光跟踪仪在交会对接微波雷达多径试验中的应用

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1、航天器环境工程第30卷第5期550SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2013年10月激光跟踪仪在交会对接微波雷达多径试验中的应用12111任春珍，贾世锦，刘浩淼，孙刚，季宇（1.北京卫星环境工程研究所，北京100094；2.中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094）摘要：交会对接微波雷达多径试验是在地面模拟两个飞行器在轨交会对接过程中由舱体表面及遮挡对微波信号造成反射干扰的一种试验，其目的是验证激光雷达系统功能及安装位置的合理性。在近20m远的距离上，对飞行器舱体上的微波

2、雷达天线和微波应答天线进行角度及距离的精确测量。文章通过对试验环境、测量项目分析及不同精测方案比对，采用激光跟踪仪直接测量舱体结构，获得了准确的基准数据，有助于指导微波雷达在飞船轨道舱上的精确安装和提高交会对接微波雷达多径试验的精度。激光跟踪仪首次应用于交会对接微波雷达多径试验，相比经纬仪在航天器基准测量中具有更大的优势。关键词：激光跟踪仪；交会对接；微波雷达；多径试验；精测中图分类号：O348.11;V465文献标志码：B文章编号：1673-1379(2013)05-0550-05DOI:10.3969/j.

3、issn.1673-1379.2013.05.018[2-6]0引言的安装精测。本文在目标飞行器和跟踪飞行器首次交会对微波雷达系统用于飞行器在轨交会对接的测接任务的地面模拟多径试验中，对其微波雷达系统量，主要包括微波应答天线和微波雷达天线两部分，安装位置基准的精测，采用了激光跟踪仪的测量方分别位于目标飞行器和跟踪飞行器上。当两个飞行式，获得了准确的基准数据，提高了交会对接微波器之间的飞行距离小于200m时，微波雷达系统开雷达多径试验的精度。始对两个飞行器的相对姿态进行测量，飞行器根据测量值调整姿态；同时，还要测

4、量对接口坐标之间1多径试验任务要求的相对夹角（方位角、俯仰角）及两个飞行器之间1.1多径试验的环境要求的距离。为了获取准确的飞行器姿态和对接口的对多径试验要求在铺覆了吸波材料的EMC试验准位置，微波雷达系统自身的测量精度尤为重要。室进行，对工装、测量设备也要进行吸波处理。为此，需要在地面进行充分的模拟试验，其中包括微波雷达天线安装在轨道舱舱外，应答天线安装交会对接微波雷达系统级多径试验。为了提高微波在模拟对接航天器的轻质舱（对应目标飞行器）舱外。雷达系统的测量精度，确保其测量基准的精度至关轻质舱放置在支架车上，

5、其位置固定不动；而轨道舱重要。由于微波雷达系统是安装在目标飞行器和跟安装在两轴转台上，再将它们放置在直径6m的大型踪飞行器上，所以飞行器的舱体就是其测量基准。转台中央，如图1所示。试验工况的设置由两个转台在航天型号产品的安装精测中，一般采用经纬来实现：即两轴转台控制轨道舱的滚动转角及俯仰角，仪测量。针对于大尺寸的航天器总装精测，采用的地面6m大型转台控制轨道舱水平方向的方位角。[1]是多台经纬仪构成的非接触式测量系统；针对微每个工况的试验过程为：波雷达系统安装位置的精测，以往多采用改进的多1）通过两轴转台及6m

6、转台的转动来设置两台经纬仪测量系统，通过测量航天器设备的光学基舱预计的俯仰角、滚动角及水平方位角；准以建立坐标系并实现基准转移，最终完成设备2）启动微波雷达系统进行测试，获得微波雷————————————收稿日期：2012-09-21；修回日期：2013-09-02基金项目：国家重大科技专项作者简介：任春珍（1966—），女，高级工程师，研究方向为航天器总装精测技术。联系电话：（010）68746006。第5期任春珍等：激光跟踪仪在交会对接微波雷达多径试验中的应用551达天线与应答天线间姿态角的关系数据；3）同

7、时测量雷达天线及应答天线两个基准坐标系，以获得它们之间的位置及角度关系数据；4）通过分析测量数据来判断微波测量系统在不同工况下是否满足设计要求。图3微波应答天线测试基准Fig.3Measurementbenchmarkofthemicrowaveresponseradar2精测方案2.1经纬仪测量分析目前航天型号产品的安装精测，是采用由多台经纬仪构成的非接触式大尺寸测量系统，利用经纬图1试验时两舱位置布局仪前方交会定标测点原理进行测量。而经纬仪测量Fig.1Thelayoutoftwocabinsduringt

8、hetest点坐标的精度与经纬仪位置有关，当被测点距离两1.2测量中的基准坐标系经纬仪中心越远时，其测量精度越低。经纬仪的点1）微波雷达天线的基准测量原理如图4所示：设两经纬仪中心距离为y，微波雷达天线提供了两个测量基准（见图2）：被测点位于两经纬仪中间，到两经纬仪连线的距离天线本体结构基准和光学基准。其中天线本体结构为x，两经纬仪观测角为A，则x=(y/2)tanA。基准由天线上的1