非均匀采样条件下光纤陀螺微小角振动信号检测技术

航天器在轨运行过程中,由于内部存在多种活动部件,会使结构体产生微小角振动,微小角振动呈现振幅较小、频率较高的特点,微小角振动会造成光学载荷成像质量的下降。光纤陀螺从组成原理上具有宽频带和高灵敏度的特点,能够输出采样周期内的角度增量,可以作为微小角振动测量部件。但是,基于航天器整体时序的综合考虑,无法对光纤陀螺进行均匀采样,提出了非均匀采样条件下的频谱分析方法,将经过非均匀采样得到的整周期时间序列进行傅里叶变换,得到原始信号的幅值和频率,进而实现微小角振动的高精度检测。通过数字仿真和六自由度微振动台试验验证了上述方法的可行性,检测精度优于0.04″。

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

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。

基于改进EMD的卫星微小角振动信号分析方法

随着卫星指向精度和分辨率水平的提高,卫星微小角振动受到了更多的重视。应用EMD和Hilbert谱分析结合的方法虽然可以得到微小角振动信号在任意时刻的时间-频率-能量的特征信息,但传统EMD方法存在端点效应与模态混叠问题,制约了算法的精度和应用范围。针对此问题,采用多项式拟合延拓与基于Hilbert特性的频谱搬移方法对EMD算法进行改进,减小了端点效应带来的误差,消除了信号包含相近频率分量时的模态混叠现象。利用单轴转台的微小转动模拟卫星上微振动状态,用光纤陀螺测量微小角振动信号,使用改进算法处理所得信号,验证了改进算法的优越性。