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1、上海航天2003年第5期AEROSPACESHANGHAI33文章编号:1006-1630(2003)05-0033-05卫星惯性姿态敏感器技术12刘付成,刘汝滨(1.国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073;2.上海航天控制工程研究所,上海200233)摘要:介绍了卫星惯性姿态敏感器(IAS)的工作原理,分析了惯性姿态敏感器设计及关键技术。通过比较各种惯性姿态敏感器的优缺点,分析了卫星惯性姿态敏感器的发展历程,探讨了卫星用惯性姿态敏感器的发展方向。关键词:陀螺;姿态敏感器;随机游走;抗辐加固中图分类号:V241.5文献标识码:ATheT
2、echnologyofInertialAttitudeSenorinSatelliteLIUFu-cheng,LIULu-bing(1.CollegeofAerospaceandMaterialEngineering,NUDT,ChangshaHunan410073,China;2.ShanghaiAerospaceControlEngineeringInstitute,Shanghai200233,China)Abstract:Theprincipleofinertialattitudesensor(IAS)insatelliteisintrodu
3、cedinthispaper,andalsoarethedesignandkeytechnologyofIAS.ThedevelopmentcourseofIASispresentedthroughthecomparisonofadvantagesanddisadvantagesamongdifferentsensors.ThetrendtodevelopIASinsatelliteisanalyzedatlast.Keywords:Gyroscope;Attitudesensor;Randomwalking;Radiationhardening0引
4、言行了综述。以陀螺和加速度计为核心的惯性导航系统具有全自主、短期精度高和实时性好等优点,在航空、航1各种IAS天、航海和陆地导航等领域得到了广泛应用。卫星陀螺是IAS的核心部件,陀螺不同,整个姿态IAS是一种极其重要的用于卫星姿态控制系统的敏测量部件所表现出的特性便会有很大差异。根据工感器,它输出卫星三轴相对于惯性空间的角速率,与作原理,陀螺可分为机械陀螺(液浮陀螺、动调陀其他敏感器如星敏感器联合进行卫星姿态确定。螺)、光学陀螺(激光陀螺、FOG)、微机械陀螺(硅微IAS技术是卫星控制系统研究的重要内容,美、法、陀螺、石英陀螺)和其他陀螺(静电陀螺、
5、HRG),它俄等国均在该领域投入了大量的人力物力,并取得们均可应用于卫星姿控系统。很大成果,其代表性产品有美国的液浮陀螺、动调陀螺、光纤陀螺(FOG)和半球谐振陀螺(HRG)姿态测1.1机械陀螺姿态测量装置量装置,它们的寿命有的达到了15a以上,精度达1.1.1液浮陀螺到了0.0001(b)/h。国内目前用于卫星的姿态测液浮陀螺是一种典型的机械陀螺,已成功应用量装置只有液浮陀螺仪一种,新型惯性测量装置尚在SPOT、ERSI、ECS、Eutesat和Skynet等卫星上。处于研究阶段。本文对卫星IAS中的各种陀螺进国内目前90%以上的卫星姿态控制系统采
6、用液浮陀螺。液浮陀螺主要由转子组件、浮子组件、传感器组件、力矩器组件、馈电装置、浮液和壳体等组成。收稿日期:2002-12-24;修回日期:2003-05-09当壳体绕输入轴以一个角速度转动时,由于存在进作者简介:刘付成(1973~),男,硕士生,工程师,上海惯性技术学会理事,上海市宇航学会会员,主要从事惯性导航技术研究;刘汝动特性,浮子绕输出轴转动,相对壳体转动的角度由[1]滨(1934~),男,研究员,主要从事陀螺技术研究。传感器转换为电信号。上海航天34AEROSPACESHANGHAI2003年第5期作为一种成熟的机械陀螺,液浮陀螺以其高精相
7、互正交的动调陀螺组成。每个陀螺配备独立的二度、高可靠性、抗振动和抗冲击等优点,在卫星上得次电源及相关的电子线路,组成高可靠的姿态测量到了广泛应用。表1给出了各国代表性的液浮陀螺装置,单通道平均无故障时间为44784h。DRIRU仪性能参数。Ò的结构如图1所示。表1各国液浮陀螺仪性能Tab.1Theperformanceofliquid-floatedgyroscopemadebydifferentcountries125型F06型119型某型名称(英)(法)(俄)(中国)尺寸/(mm@mm)52.9@8327@7442@100)质量/g4516030
8、0)漂移/[(b)#h-1]0.040.020.150.25力矩器线性度/(%)0.020.160.10.2
