高 洁, 郭贤斌, 焦晓光, 刘冠宇, 王 瑞

(1.上海无线电设备研究所,上海 201109;2.上海宇航系统工程研究所,上海 201109)

0 引言

六自由度测量不仅在柔性制造、自动装配、数控机床检测、光纤对接耦合以及多自由度平台等领域具有广泛应用[1-4],而且对空间长基线天线位移和姿态的多自由度、高精度测量有重要意义。长基线天线在轨展开的过程中,会遇到两个问题:一是展臂呈现大挠性结构特征,二是各种扰动会引起伸展臂末端运动。上述问题将导致天线的位置和指向发生变化,进而影响雷达成像的相干性或直接引入干涉相位误差。因此,空间长基线天线高精度六自由度在轨测量成为亟待解决的问题。当前主流的多自由度测量系统包括三坐标测量、双目视觉六自由度测量、基于全反射原理的五自由度测量、多光束六自由度测量、基于全息透镜的六自由度测量等系统[5-8]。这些测量系统,虽然已经能够实现对目标的多自由度测量,但普遍存在系统过于复杂、价格非常昂贵、测量精度不高等问题。为此,有必要研发一种结构简单、体积小、操作方便、测量精度和可靠性高的六自由度测量系统。

针对空间长基线天线多自由度、高精度测量需求,本文提出了一种基于激光干涉测长、自准直测角和细光束测位移的激光基线测量系统。利用该系统完成六自由度测量实验,并将测试结果与P I公司的高精度六足控制台的测试结果对比,验证系统测试性能。

1 六自由度测量原理

1.1 测量系统结构

同时用于基线相对长度、偏转角、位移和俯仰角测量的六自由度测量系统结构如图1所示。……