CN102092488A - 双弦宽地球模拟器 - Google Patents

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双弦宽地球模拟器，由第一冷板、第二冷板和第一热板构成第一地球模拟器，第三冷板、第四冷板和第二热板构成第二地球模拟器。第一热板为半圆环形薄片，开口向上并嵌入基座，电机驱动机构穿过第一热板半圆环形的中心点作为第一地球模拟器的主轴，电机驱动机构可以分别控制第一冷板和第二冷板的转动以实现对第一热板半圆环形外表面的遮挡。第二热板为半圆柱体形，开口向上并嵌入基座，电机驱动机构的驱动轴与半圆柱体形的轴线重合，电机驱动机构可以分别控制第三冷板和第四冷板的转动以实现对第二热板半圆柱体形内表面的遮挡，模拟地球弦宽的变化。本发明可以满足双圆锥地球敏感器扫描的要求，同时为两路红外通道提供测量目标。

Description

双弦宽地球模拟器
技术领域
本发明属于航天测量领域，涉及一种地球模拟器。
背景技术
在卫星控制系统研制过程中，半物理仿真是一项不可缺少的环节。由于敏感器需要参考一定的目标才能工作，地球模拟器作为地球敏感器的目标模拟器，其功能是在地面模拟卫星在太空中所看到的地球，模拟地球辐射特性即地球与太空的辐射亮度差。
现有国内外研制的地球模拟器，只是模拟地球同步卫星正常工作状态下的情况，一般采用准直式光管的办法，直接仿真地平圈的圆盘特征。而低轨道卫星观测地球视张角大，直接仿真地平圈的圆盘特征，则模拟器尺寸过大，难以实现。一般根据地球敏感器的工作原理来仿真地球弦宽。
王凌云、高玉军等在2007年9月第33卷第5期光学技术上发表的“圆锥扫描式红外地球模拟器研究”一文介绍了一种低轨道卫星地球弦宽的模拟器，用加热器维持恒温的扇形平板来仿真地球，天空背景用水冷式的平板结构来模拟，二者温差等效于地球和太空的辐射亮度差。这样在敏感器视线扫描一周的路径上，热板所占的角度即为地球弦宽。但是该地球模拟器只能仿真一个地球弦宽，对于双圆锥扫描式地球敏感器，该地球模拟器不能同时提供两路测量目标，因此不能满足敏感器测试要求。另一方面，该地球模拟器的弦宽是固定的，不能满足可变弦宽的要求。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种双弦宽地球模拟器设备，可以满足双圆锥地球敏感器扫描的要求，同时为两路红外通道提供测量目标。
本发明的技术解决方案是：双弦宽地球模拟器，包括第一冷板、第二冷板、第三冷板、第四冷板、第一热板、第二热板以及电机驱动机构，其中第一冷板、第二冷板和第一热板构成第一地球模拟器，第三冷板、第四冷板和第二热板构成第二地球模拟器；第一地球模拟器中，第一热板为半圆环形薄片，开口向上并嵌入基座，电机驱动机构穿过第一热板半圆环形的中心点作为第一地球模拟器的主轴，第一冷板和第二冷板为扇形并对称安装在电机驱动机构上，扇形所在的平面与第一热板所在的平面平行，电机驱动机构可以分别控制第一冷板和第二冷板的转动以实现对第一热板半圆环形外表面的遮挡；第二地球模拟器中，第二热板为半圆柱体形，开口向上并嵌入基座，电机驱动机构的驱动轴与所述半圆柱体形的轴线重合，第三冷板和第四冷板为矩形并对称安装在电机驱动机构上，电机驱动机构可以分别控制第三冷板和第四冷板的转动以实现对第二热板半圆柱体形内表面的遮挡。
所述的第一热板或第二热板的背面敷有金属薄膜加热片。
所述的第一冷板、第二冷板、第三冷板或第四冷板的温度为10℃～20℃。
所述的第一热板或第二热板的温度为75℃～85℃。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明地球模拟器可以模拟两个地球弦宽，同时为敏感器提供两路红外测量目标，满足了双圆锥扫描地球敏感器的测量要求。另外该发明还可以独立控制冷板的转动来改变两对冷板的夹角，从而模拟可以变化的地球弦宽，满足卫星高度变化的仿真要求。
附图说明
图1为本发明双弦宽地球模拟器的结构图；
图2为本发明第一地球模拟器的结构图；
图3为本发明第二地球模拟器的结构图。
具体实施方式
由于双圆锥扫描红外地球敏感器有两路红外通道，所以相应的测量目标也需要有两个。本方明设计并研制了一套双弦宽地球模拟器设备，如图1所示，设备包括第一冷板1、第二冷板2、第三冷板3、第四冷板4、第一热板5、第二热板6以及电机驱动机构7，其中第一冷板1、第二冷板2和第一热板5构成第一地球模拟器，第三冷板3、第四冷板4和第二热板6构成第二地球模拟器，电机驱动机构7用来控制冷板的转动。第一地球模拟器和第二地球模拟器一起安装在复合材料构成的基座上，安装方式如下：
如图2所示，第一地球模拟器中第一热板5为半圆环形薄片，固定不动，背面敷有金属薄膜加热片，开口向上垂直嵌入复合材料基座。电机驱动机构7穿过第一热板5半圆环的中心点，作为第一地球模拟器的主轴。第一冷板1、第二冷板2也为环形，与第一热板5平行安装，第一冷板1和第二冷板2的宽度应大于第一热板5的宽度，以保证第一热板5可被第一冷板1和第二冷板2遮挡。第一冷板1和第二冷板2连接在电机驱动机构7的驱动轴上，电机驱动机构7可以独立控制第一冷板1和第二冷板2的转动来模拟地球弦宽的变化。
如图3所示，第二地球模拟器中第二热板6为半圆柱体形，固定不动，背面敷有金属薄膜加热片，开口向上水平嵌入复合材料基座。第三冷板3和第四冷板4为圆弧形小方块，第三冷板3和第四冷板4的宽度应大于第二热板6的宽度，以保证第二热板6可被第三冷板3和第四冷板4遮挡。第三冷板3和第四冷板4通过两条金属杆连接在电机驱动机构7的驱动轴上，电机驱动机构7的驱动轴与所述半圆柱体形的轴线重合，电机驱动机构7可以独立控制第三冷板3和第四冷板4的转动来模拟地球弦宽的变化。
试验时，将双圆锥红外地球敏感器置于双弦宽地球模拟器的前方，双圆锥红外敏感器扫描轴与本发明双弦宽模拟器的主轴(电机驱动机构7的驱动轴)重合，调节两个热板的温度至75℃～85℃，四个冷板温度维持为室温10℃～20℃，冷热板的温差等效于地球和太空的辐射亮度差，这样双圆锥红外敏感器扫描一周中就获得了需要模拟的两个地球弦宽。由电机驱动机构7控制四块冷板的转动来改变冷板的夹角就可实现变化的地球弦宽。冷板、热板的温度取值使得二者温差等效于地球和太空间的辐射亮度差。
电机驱动机构7可选用包头长安永磁电机公司的直流力矩电机，测角元件可选用用德国海德汉公司的ERN180型码盘。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.双弦宽地球模拟器，其特征在于包括：第一冷板(1)、第二冷板(2)、第三冷板(3)、第四冷板(4)、第一热板(5)、第二热板(6)以及电机驱动机构(7)，其中第一冷板(1)、第二冷板(2)和第一热板(5)构成第一地球模拟器，第三冷板(3)、第四冷板(4)和第二热板(6)构成第二地球模拟器；第一地球模拟器中，第一热板(5)为半圆环形薄片，开口向上并嵌入基座，电机驱动机构(7)穿过第一热板(5)半圆环形的中心点作为第一地球模拟器的主轴，第一冷板(1)和第二冷板(2)为扇形并对称安装在电机驱动机构(7)上，扇形所在的平面与第一热板(5)所在的平面平行，电机驱动机构(7)可以分别控制第一冷板(1)和第二冷板(2)的转动以实现对第一热板(5)半圆环形外表面的遮挡；第二地球模拟器中，第二热板(6)为半圆柱体形，开口向上并嵌入基座，电机驱动机构(7)的驱动轴与所述半圆柱体形的轴线重合，第三冷板(3)和第四冷板(4)为矩形并对称安装在电机驱动机构(7)上，电机驱动机构(7)可以分别控制第三冷板(3)和第四冷板(4)的转动以实现对第二热板(6)半圆柱体形内表面的遮挡。
2.根据权利要求1所述的双弦宽地球模拟器，其特征在于：所述的第一热板(5)或第二热板(6)的背面敷有金属薄膜加热片。
3.根据权利要求1所述的双弦宽地球模拟器，其特征在于：所述的第一冷板(1)、第二冷板(2)、第三冷板(3)或第四冷板(4)的温度为10℃～20℃。
4.根据权利要求1所述的双弦宽地球模拟器，其特征在于：所述的第一热板(5)或第二热板(6)的温度为75℃～85℃。
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