基于激光雷達的火箭垂直起飛段姿態測量技術

師恒，高昕，李希宇，雷呈強，胡蕾，宗永紅，鄭東昊，唐嘉

（1 北京跟蹤與通信技術研究所，北京 100094）

（2 中國科學院西安光學精密機械研究所，西安 710119）

（3 中國科學院空間精密測量技術重點實驗室，西安 710119）

（4 青島海洋科學與技術試點國家實驗室，山東 青島 266237）

0 引言

火箭垂直起飛階段不可避免會出現姿態的偏離。火箭的姿態參數包括俯仰角、偏航角和滾轉角，由于火箭主體是近似圓柱的軸對稱形狀，其對稱軸稱之為中軸線［1］，滾轉角的變化對火箭垂直起飛段的安全影響很小，因此本文火箭姿態測量指俯仰角和偏航角的運動變化。

火箭垂直起飛段的實時姿態測量數據對分析火箭的運行軌道、氣動參數、飛行控制性能有著重要的意義。但是火箭起飛時存在大量濃密的尾焰、地面振動和地面雜波信號等干擾，傳統的姿態測量方法很難實時高精度測量該階段的姿態變化，目前火箭垂直起飛段缺失外部實時姿態測量數據，亟待通過新型測量方法填補該階段數據的空白，為保證火箭的安全發射提供實時高精度的姿態數據源。

傳統的火箭垂直起飛段的姿態測量主要有遙測、光學和雷達測量等方法。其中遙測屬于內部測量，光學和雷達測量為外部測量。遙測方法［2-3］通過在火箭內部安裝多種姿態傳感器，利用通信鏈路向遙測設備傳輸姿態變化信息，但是由于火箭垂直起飛過程中振動劇烈，對遙測的姿態測量精度影響較大，且一旦火箭起飛出現故障，遙測方法較難得到有效的原始分析數據。……