本发明涉及卫星姿态敏感器标定测试与批产，具体涉及一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统、测试方法及老练试验方法。
背景技术：
1、磁强计和陀螺是卫星上最常用和重要的两种姿态敏感部件。陀螺主要功能是敏感惯性坐标系下的三轴角速度，联合星敏感器用于整星的姿态控制；磁强计主要功能是测量卫星轨道地磁场，用于卫星初始入轨阻尼调整和飞轮卸载。在地影区和星敏感器失效的情况下磁强计和陀螺可以联合进行双矢量定姿用以维持卫星姿态稳定。
2、在传统航天领域广泛应用光纤陀螺和磁通门式磁强计，并且多为分立单机搭载在卫星的不同安装点。但以上两种设备成本高、功耗大、体积大、重量大、结构复杂的缺点已经不满足商业航天微小卫星的需求，同时引申出生产周期长、无法大批量生产的问题更是其在现代商业航天“小卫星、大组网”的背景下无法克服的难题。
3、由此mems陀螺和磁阻式磁强计在商业航天中微小卫星领域的应用正在兴起，这两种敏感器在满足微小卫星应用的前提下具有成本低、质量轻、体积小、功耗低、结构简单的特点，同时易于组合成磁强计/mems陀螺导航系统，可集成安装在微小卫星空间狭小的环境，利于平台布局。集成安装后的组合单机可以解决低集成度所导致的安装误差大的问题，简化不必要的标定流程，进而提升单机整体性能，满足微小卫星的在轨需求。
4、但是微小卫星上磁强计/mems陀螺组合单机应用越来越广泛的同时，真正实现磁强计/mems陀螺标定测试组合化、自动化、同时适用于批产的系统与方法在市面上并不多见。
5、目前一般组合单机惯常采用分别标定的方法，如先在磁屏蔽筒中标定磁强计后在速率转台上标定mems陀螺，该方法流程繁琐、耗费大量时间，还会引入各自的标定轴系，相比于同环境同轴系下的组合标定，其标定精度将不如后者。
6、此外当前各个星上单机的标定系统与方法无法做到完全的自动化和批产化，商业卫星“大规模、超快速”组网背景下卫星研制与生产对各单机组部件的生产效率提出了更深层次的要求。以长光卫星技术股份有限公司为例，该公司年生产卫星能力保守估计为150颗/每年，作为星上平台姿控分系统必备单机，磁强计/mems陀螺组合系统的年生产能力必须达到150套/每年，将指标分解到标定环节，每年标定磁强计必须达到450轴/每年，每年标定mems陀螺必须达到450轴/每年，共计900轴/每年。该指标远超于行业一般年产能，如果继续采用传统手动式的标定系统，单机的生产研制在标定测试环节将出现巨大的短板。由此星上单机标定系统的自动化与可批产化势在必行。
7、通过查阅磁阻式磁强计与mems陀螺标定方面的相关技术，目前尚且没有在磁强计/mems陀螺组合标定方面的相关方法，更没有针对磁强计/mems陀螺组合标定的自动化和批产化方面的相关方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统、测试方法及老练试验方法，以填补市面上磁强计/mems陀螺组合标定的空白。本发明具有组合化、自动化、批产化的特点，可以实现组合单机同环境同轴系标定，功能齐全、可实现标定流程和老练试验自动化，提高单机标定和老练试验的速率，保证单机的批量化生产。
2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
3、一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，包括标定测试上位机和组合标定测试环境，所述组合标定测试环境包括屏蔽筒、无矩线圈、理石支座、结构工装、单机电源子系统和组合标定测试环境电源子系统，待标定的磁强计/mems陀螺单机通过结构工装固定在位于无矩线圈几何中心的理石支座上，结构工装包括上工装和下工装，下工装与理石支座固接，上工装与磁强计/mems陀螺单机固接，并且上工装与下工装通过插接的方式更换磁强计/mems陀螺单机的标定轴向，屏蔽筒位于磁强计/mems陀螺单机、结构工装、理石支座和无矩线圈的外部，无矩线圈由标定测试环境电源子系统供电产生匀强磁场；
4、标定测试上位机，用于通过rs422串行接口按照通信协议与磁强计/mems陀螺单机通信；通过rs232串行接口按照通信协议实时监测单机电源子系统的输出电压和电流，并控制单机电源子系统的上下电；通过rs232串行接口按照通信协议对组合标定测试环境电源子系统的电流强度进行程控；存储所监测单机电源子系统的输出电压和电流、存储测试过程中磁强计/mems陀螺单机的数据采集帧；通过tcp/ip协议与其他上位机通信，接收其他上位机远程控制指令；
5、标定测试上位机上设有基于labview的磁强计/mems陀螺自动化测试软件，磁强计/mems陀螺自动化测试软件运行时将测试数据自动导入matlab软件中，matlab软件利用磁强计标定算法和mems陀螺标定算法进行同环境同轴系下的磁强计/mems陀螺单机自动化组合标定，同时磁强计/mems陀螺自动化测试软件运行时自动调用keil v5软件进行拟合公式自动烧录。
6、一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试方法，该方法采用如上所述的测试系统进行组合标定测试，该方法包括以下步骤：
7、步骤1：将待标定的磁强计/mems陀螺单机安装在z轴向结构工装上，将结构工装安装在屏蔽桶内的理石支座上后，关闭屏蔽筒；
8、步骤2：打开labview环境下磁强计/mems陀螺自动化测试软件；
9、步骤3：进行预热过程配置：在预热过程通过磁强计/mems陀螺自动化测试软件的预热过程控制界面依次对电压阈值、电流阈值、供电电压、供电电流、采样周期、超限次数、重启次数进行参数配置，配置完成后点击开始预热按钮；
10、步骤4：预热结束后正式开始磁强计z轴向拟合公式的标定，在系数标定过程控制界面设置起始电流和终止电流，设置电流步长、记录时长和记录周期；设置完成后点击开始标定按钮，磁强计/mems陀螺自动化测试软件自动调用matlab中磁强计标定算法求出拟合公式，而后点击z计算按钮，磁强计/mems陀螺自动化测试软件自动调用keil v5软件，将拟合公式写入磁强计/mems陀螺驱动软件中；
11、步骤5：拟合公式标定完成后进行精度标定，在精度验证过程控制界面设置起始电流和终止电流,，设置电流步长、记录时长和记录周期；设置完成后点击开始标定按钮，磁强计/mems陀螺自动化测试软件自动调用matlab中磁强计标定算法进行求出该轴系标定精度结果，完成z轴向标定；
12、步骤6：打开屏蔽筒，在操作人员与磁强计/mems陀螺单机无接触的情况下，通过更换上工装与下工装的插接位置，完成标定轴向由z轴向转换为y轴向，返回步骤5，进行y轴向标定；y轴向标定完成之后再次返回步骤5，进行x轴向标定，至此完成磁强计标定；
13、步骤7：再次执行预热配置，其他配置不变，配置完成后点击开始预热按钮，同时点击开始采集按钮，保存采集得到的磁强计/mems陀螺数据采集帧；
14、步骤8：打开matlab软件，将步骤7中的数据采集帧导入mems陀螺标定算法中，自动计算得出mems陀螺三轴向的零偏、零偏稳定性、allan方差图和随机游走系数，至此完成mems陀螺标定。
15、一种磁强计/mems陀螺无人化值守老练试验方法，该方法采用如上所述的测试系统进行老练试验，该方法包括以下步骤：
16、步骤1：通过管理员上位机远程操作打开环试间内标定测试上位机labview环境下的磁强计/mems陀螺自动化测试软件，在磁强计/mems陀螺自动化测试软件的预热过程控制界面依次对电压阈值、电流阈值、供电电压、供电电流、采样周期、超限次数、重启次数进行参数配置，以预热时间作为环试时间，完成首循环30min内3次热启动操作；
17、步骤2：在预热过程控制界面依次对电压阈值、电流阈值、供电电压、供电电流、采样周期、超限次数、重启次数进行参数配置，以预热时间作为环试时间，将预热时间设置为3000min后点击开始预热按钮，同时点击开始采集按钮，环试过程自动监视并记录数据采集帧，完成单机老练试验12.5循环无人化值守。
18、本发明的有益效果在于：
19、(1)本发明采取组合性设计：磁强计与mems陀螺可以在同环境同轴系下进行组合标定，消除标定环境轴系的变化对标定结果的影响从而提高磁强计与mems陀螺的标定精度；
20、(2)本发明采取自动化设计：可实现单机预热、电源系统控制、磁强计数据接收存储的自动化配置及一键执行，以及可实现标定流程的自动化处理及一键执行；
21、(3)本发明采取批产化设计：通过工装、标定方法的特殊设计可将单机预热时间降低至1次，系统可自动记录并保存测试数据，可保证标定测试过程的安全监测及断电处理，还具备远程控制功能，能够转发磁强计单机、屏蔽筒、外部电源等系统工作状态数据，并接收远程控制指令。本发明的测试系统可应用于批产过程中的标定测试和环境试验的无人化值守，提高单机标定与环试的速率和效率，从而保证单机的批量化标定与生产。经验证采用该系统可以达到年标定磁强计/mems陀螺200台套/每年/每人。
1.一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，其特征在于，包括标定测试上位机和组合标定测试环境，所述组合标定测试环境包括屏蔽筒、无矩线圈、理石支座、结构工装、单机电源子系统和组合标定测试环境电源子系统，待标定的磁强计/mems陀螺单机通过结构工装固定在位于无矩线圈几何中心的理石支座上，结构工装包括上工装和下工装，下工装与理石支座固接，上工装与磁强计/mems陀螺单机固接，并且上工装与下工装通过插接的方式更换磁强计/mems陀螺单机的标定轴向，屏蔽筒位于磁强计/mems陀螺单机、结构工装、理石支座和无矩线圈的外部，无矩线圈由标定测试环境电源子系统供电产生匀强磁场；
2.根据权利要求1所述的一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，其特征在于，磁强计标定算法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，其特征在于，在对磁强计输出电压与匀强磁场进行拟合时，采用分段拟合的方式，得到分段拟合公式。
4.根据权利要求1所述的一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，其特征在于，mems陀螺标定算法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，其特征在于，磁强计/mems陀螺自动化测试软件自动判断单机电源子系统的输出电压和电流是否超过阈值，若是，则控制系统自动下电。
6.根据权利要求1所述的一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，其特征在于，上工装的侧边设有插入部，下工装的上表面设有与插入部插接配合的限位孔。
7.根据权利要求1所述的一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试系统，其特征在于，单机电源子系统采用gpd-4303s型直流电源，组合标定测试环境电源子系统采用ch-1002型直流稳压电源。
8.一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1至7任意一项所述的测试系统进行组合标定测试，该方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种磁强计/mems陀螺自动化组合标定测试方法，其特征在于，步骤4和步骤5中设置的起始电流和终止电流分别为-400ma和+400ma，设置电流步长为100ma设置，记录时长为30s，设置记录周期为125ms。
10.一种磁强计/mems陀螺无人化值守老练试验方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1至7任意一项所述的测试系统进行老练试验，该方法包括以下步骤：
