CN102310953B - 便携式地球模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式地球模拟器，包括：模拟器本体、支架、底座、平移机构和控制器；支架安装于底座的一端，用于固定被测敏感器；模拟器本体设置于平移机构的工作台面上；平移机构安装于底座的另一端；模拟器本体，用于生成并发射正弦调制辐射信号，以测试被测敏感器的性能；控制器与模拟器本体连接，用于向模拟器本体提供温度控制信号和调制频率控制信号，以使模拟器本体根据所提供的控制信号生成正弦调制辐射信号。本发明的便携式地球模拟器，可以在模拟卫星自旋运动的情况下提供红外辐射信号，可用于对自旋扫描地球敏感器进行地面试验和标定，且具有结构简单、小巧轻便，机动性强等优点。

Description

便携式地球模拟器

技术领域

本发明涉及空间科学仪器检测技术，尤其涉及一种便携式地球模拟器。

背景技术

地球模拟器就是模拟地球的仪器，是卫星控制系统中姿态测量的关键部件--红外地球敏感器进行地面模拟试验与标定用设备。地球模拟器的主要功能是在地面上模拟不同的轨道卫星在太空中所看到的地球，模拟地球的物理特性和几何特性的工作状态，即地球与太空间的辐射亮度差和地球弦宽，并能做到红外基准和可见光基准的转换，供星上部件--红外地球敏感器在地面上进行性能测试和精度标定，全面考核红外地球敏感器的光学性能、机械性能和电性能。

目前红外地球敏感器分为地平扫描敏感器和地平热辐射平衡敏感器，其中地平扫描敏感器又分为自旋扫描地球敏感器、圆锥扫描地球敏感器和摆动扫描地球敏感器。其中，敏感器的结构特点和用途决定不同类型的敏感器需要采用不同的地球模拟器进行地面模拟试验和标定。对于高轨道卫星上的摆动扫描地球敏感器通常采用由大口径红外准直透镜、地球光阑和地球热板组成的准直式地球模拟器。其由电热片加热地球圆盘模拟地球红外辐射特征，辐射光线经地球光阑和红外准直透镜以平行光线入射到摆动扫描地球敏感器，以提供红外辐射信号。其中，通过更换不同直径的地球光阑，模拟摆动扫描地球敏感器在不同轨道高度上观看到的地球。对于低轨道卫星上的圆锥扫描地球敏感器，由于圆锥扫描地球敏感器对地球的扫描弦宽较大，难于采用准直式地球模拟器进行地面试验与标定。通常由水冷或液氮制冷的模拟太空环境的冷板遮挡被加热的模拟地球辐射特性的热金属圆板实现地球模拟功能。冷板为具有一定张角的大尺寸扇形圆盘，热金属圆盘在视场扫描一周所占的角度即为地球弦宽。

针对用于通信卫星和气象卫星等自旋稳定卫星上的自旋扫描地球敏感器，其与卫星固连，依靠卫星的自旋运动实现红外视场对地球的扫描。现有地面试验与标定过程通常在室内进行，且由准直式地球模拟器提供地球红外辐射信号和地球弦宽，被测敏感器安装于精密转台上，通过精密转台模拟提供卫星自旋频率，以共同完成地面试验和标定。该试验系统由多个测试设备组成，系统过于庞大复杂，无法自由移动，使用不方便，不利于自旋扫描地球敏感器装星前的各项功能测试。

发明内容

本发明提供一种便携式地球模拟器，用以提高对自旋扫描地球敏感器进行地面试验和标定时的灵活性和方便性。

本发明提供一种便携式地球模拟器，包括：模拟器本体、支架、底座、平移机构和控制器；

所述支架安装于所述底座的一端，用于固定被测敏感器；所述模拟器本体设置于所述平移机构的工作台面上；所述平移机构安装于所述底座的另一端，用于移动所述模拟器本体，以使所述模拟器本体与所述被测敏感器对准；

所述模拟器本体，用于生成并发射正弦调制辐射信号，以测试所述被测敏感器的性能，所述正弦调制辐射信号携带有地球弦宽信息和所述被测敏感器所在卫星自旋周期信息；

所述控制器与所述模拟器本体连接，用于向所述模拟器本体提供温度控制信号和所述卫星自旋周期信息对应的调制频率控制信号，以使所述模拟器本体根据所述温度控制信号和所述调制频率控制信号生成所述正弦调制辐射信号。

本发明的便携式地球模拟器，通过模拟器本体提供携带地球弦宽信息和卫星自旋周期信息的正弦调制辐射信号，并通过底座和支架实现将被测敏感器设置于地球模拟器上，即使被测敏感器和地球模拟器一体设置。本发明的便携式地球模拟器可以在模拟卫星自旋运动的情况下提供红外辐射信号，可用于对自旋扫描地球敏感器进行地面试验和标定。与现有对自旋扫描地球敏感器进行地面试验和标定的系统相比，本发明技术方案具有结构简单、小巧轻便，机动性强等优点，因此，使用本发明的便携式地球模拟器可以提高对自旋扫描地球敏感器进行地面试验和标定时的灵活性和方便性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的便携式地球模拟器的组成框图；

图2A为本发明实施例二提供的模拟器本体的一种结构示意图；

图2B为本发明实施例二提供的光学调制器的调制盘的结构示意图；

图2C为本发明实施例二提供的锗准直弯月透镜的结构示意图；

图3A为本发明实施例二提供的热地球组件的一种结构示意图；

图3B为本发明实施例二提供的第一光阑套筒圆心角B的示意图；

图4A为本发明实施例三提供的一种支架结构的主视图；

图4B为本发明实施例三提供的一种支架结构的侧视图；

图5为本发明实施例四提供的底座的一种结构示意图；

图6为本发明实施例四提供的平移机构的一种结构示意图；

图7为本发明实施例五提供的便携式地球模拟器的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的便携式地球模拟器中控制系统的工作原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的便携式地球模拟器的组成关系示意图。如图1所示，本实施例的便携式地球模拟器包括：模拟器本体10、支架20、底座30、平移机构40和控制器50。

其中，支架20安装于底座30的一端，用于固定被测敏感器；模拟器本体10设置于平移机构40的工作台面上；平移机构40安装于底座30的另一端，用于移动模拟器本体10，调整模拟器本体10和被测敏感器之间的距离，以使模拟器本体10与被测敏感器对准。

模拟器本体10，用于生成并发射正弦调制辐射信号，其中正弦调制辐射信号被正对模拟器本体10的被测敏感器接收，以测试被测敏感器的性能。本发明实施例中的正弦调制辐射信号携带有地球弦宽信息和被测敏感器所在卫星自旋周期信息，即本发明实施例中的正弦调制辐射信号是在模拟卫星自旋运动的状态下生成的能够描述地球弦宽(即地球的几何特征)的红外辐射信号，而正弦调制辐射信号本身可以描述地球的物理特征。

控制器50与模拟器本体10连接，用于向模拟器本体10提供温度控制信号和卫星自旋周期信息对应的调制频率控制信号，以使模拟器本体10根据温度控制信号和调制频率控制信号生成正弦调制辐射信号。其中，温度控制信号可以根据实际被测敏感器以及被测敏感器将要应用于的卫星的环境等进行设置，该温度控制信号主要用于控制生成的正弦调制辐射信号的温度。而频率调制控制信号可以根据被测敏感器将要应用于的卫星的自旋运动周期进行适应性设置，主要用于控制调制正弦调制辐射信号所需的调制频率。

本实施例的便携式地球模拟器在工作时，首先将被测敏感器安装到支架20上，并取下被测敏感器的镜头盖，在该安装过程中可以通过平移机构40将安装于其上的模拟器本体10移开，以提供足够安装空间便于被测敏感器的安装；安装好被测敏感器之后，通过平移机构40将模拟器本体10移回到适当位置，并固定，然后，给控制器50以及模拟器本体10供电，开始对被测敏感器进行测试。

值得说明的是，本实施例的便携式地球模拟器，可以模拟被测敏感器所在卫星的自旋运动状态的情况，并提供自旋运动状态下的红外辐射信号，因此，可主要应用于自旋扫描地球敏感器，但并不限于此，在以下各实施例中将以自旋扫描地球敏感器为例进行说明。

本实施例的便携式地球模拟器具有模拟自旋运动状态下的红外辐射信号并且对信号进行正弦调制的功能，且本实施例的便携式地球模拟器还通过底座、支架以及平移机构可将模拟器本体和被测敏感器一体化，与现有测试系统相比，本实施例的便携式地球模拟器结构简单、小巧轻便，可以提高被测敏感器地面试验和标定的灵活性和便捷性。

实施例二

图2A为本发明实施例二提供的模拟器本体的一种结构示意图。本实施例为图1中模拟器本体的一种实现结构，但并不限于此。如图2A所示，该模拟器本体10包括：主体框架101、热地球组件102、光学调制器103、前盖板104、红外准直光学系统105、步进电机106、光电二极管107、插接接口108和后盖板109。

其中，主体框架101内设置有前板，且主体框架101、前盖板104和后盖板109具体组成一中空箱体，模拟器本体10的大多组成部分可安装于该中空箱体内的前板上。其具体安装结构如下：

热地球组件102安装于主体框架101内的前板上，并通过插接接口108与控制器50连接，用于根据控制器50提供的温度控制信号产生红外辐射信号。

步进电机106安装于主体框架101内的前板上；光学调制器103安装于步进电机106的输出轴上，用于对热地球组件102产生的红外辐射信号进行正弦调制。本实施例优选光学调制器103通过联接法兰110(如图2A所示)安装于步进电机106上，但并不限于此。其中，光学调制器103包括一调制盘，其结构如图2B所示，调制盘上开有一个扇形窗口1031，窗口的圆心角A大约为地球弦宽的1.15倍，调制盘边缘处开有180个均匀分布的直径1mm的通光小孔1032(图2B中仅示出几个)，中间处开有一狭缝1033，背面贴有反光纸。

光电二极管107安装于前板上正对光学调制器103上的狭缝1033的位置，并分别与控制器50和步进电机106连接，用于测量光学调制器103的调制频率，该调制频率即为步进电机106的转速。具体的，光电二极管107对调制盘上的狭缝1033采样拾取调制盘零位位置，并对调制盘上的通光小孔1032进行采样，以测量调制盘的转动速度。同时，光电二极管107还用于根据控制器50提供的调制频率控制信号调整步进电机106的转速，即将控制器50提供的预设调制频率与测量到的调制频率进行比较，以调整光学调制器103的调制频率到预设调制频率使之满足需求。例如：当比较得出测量的调制频率小于预设调制频率时，加速步进电机的转速；当比较得出测量的调制频率大于预设调制频率时，则降低步进电机的转速。

插接接口108安装于主体框架101上，其上设置有信号接口和电源接口。其中，信号接口提供模拟器本体10和控制器50之间的连接通路，而电源接口用于向模拟器本体10提供电源；插接接口108中的信号接口和电源接口可以是独立设置的接口，也可以如本实施例所述设置在同一插接接口上(即一体设置)。为了使设置更加紧凑，本实施例以一体设置的接口部件为例，如图2A中所示插接接口108，其既包括信号接口也包括电源接口。

其中，前盖板104安装于主体框架101正对光学调制器103的一侧；而后盖板109安装于主体框架101上与前盖板104相对的一侧，用于封闭主体框架101。

而红外准直光学系统105安装于前盖板104上，位于上述中空箱体之外，且红外准直光学系统105正对光学调制器103，用于对经光学调制器103调制后的红外辐射信号进行准直处理，生成正弦调制辐射信号，并发射出去，以便于被测敏感器接收。

其中，红外准直光学系统105优选采用小口径的锗准直弯月透镜，如图2C所示，其口径优选为34mm，其透光面镀有14μm～16.25μm的波段的减反射膜，能够准确的将调制后的红外辐射信号(是一种光信号)转换为平行光信号(即正弦调制辐射信号)。

本实施例提供的模拟器本体，通过步进电机可以模拟卫星的自旋运动，实现对太空和地球热辐射边界变化及变化频率的模拟；通过光电二极管和步进电机可以驱动和控制光学调制器，实现对红外辐射信号的正弦调制，进一步通过红外准直光学系统向被测敏感器提供被测敏感器在卫星轨道上观测到的地球弦宽和扫描频率，从而对被测敏感器在装星前进行各项功能检测。

其中，图3A为本发明实施例二提供的热地球组件的一种结构示意图。热地球组件102可以由图3A所示的结构实现，但并不限于此。该热地球组件102具体包括：第一光阑套筒1021、第一隔热层1022、第一电加热膜1023、第一热敏电阻1024、第一金属圆盘1025和第一子后盖板1026。

其中，第一金属圆盘1025的背面中心位置开设有凹槽，第一热敏电阻1024安装于第一金属圆盘1025背面的凹槽内；且在第一金属圆盘1025的背面还设有第一电加热膜1023，该第一电加热膜1023位于第一热敏电阻1024的后面。第一金属圆盘1025安装于第一光阑套筒1021内；第一隔热层1022安装于第一光阑套筒1021内，且位于第一电加热膜1023后面；第一子后盖板1026(例如：玻璃钢材质的后盖板)靠近第一隔热层1022，安装于第一光阑套筒1021，如图3A所示，位于第一隔热层1022的后面，用于将上述部件封装在第一光阑套筒1021内。

其中，第一光阑套筒1021，用于根据被测敏感器所在轨道的高度，提供地球弦宽信息。第一光阑套筒1021可以采用平板式套筒结构，其内圆边界用于模拟地平，其圆心角即为地球弦宽，因此，通过调整第一光阑套筒1021的圆心角即可调整所模拟的地球弦宽，其中图3B所示为第一光阑套筒1021圆心角B的示意图。

第一电加热膜1023可以采用薄膜式电加热膜，可以直接贴到第一金属圆盘1025的背面，用于在接通电源时对第一金属圆盘1025进行加热，以通过第一金属圆盘1025生成携带地球弦宽信息的红外辐射信号。具体的，当第一金属圆盘1025被加热时，产生红外辐射信号，又因为第一金属圆盘1025安装于第一光阑套筒1021内，因此，通过控制第一光阑套筒1021的圆心角可以产生不同的红外辐射信号，即携带有地球弦宽信息。

第一隔热层1022可选用各种保温隔热材料，例如石棉灰，主要用于对第一金属圆盘1025进行保温，以保持整个测试过程在恒温条件下进行，提高测试精度。其中，第一金属圆盘1025为经过黑色阳极氧化处理的铝制金属圆盘，而为了与第一金属圆盘1025相适应，第一隔热层1022的形状优选为圆形。

其中，第一金属圆盘1025的直径可以根据被测敏感器的口径进行选择。例如：假设被测敏感器的口径为31mm，则可以选择第一金属圆盘1025的直径可为35mm。

第一热敏电阻1024，还与控制器50连接(未示出)，用于测量第一金属圆盘1025的温度，并将测量到的温度反馈给控制器50，以供控制器50生成温度控制信号。具体的，控制器50将预设温度值与第一热敏电阻1024反馈的温度值进行比较，当反馈温度和预设温度不一致时，生成温度控制信号，并通过温度控制信号控制继续对第一金属圆盘1025进行加热。例如：当比较得出反馈温度小于预设温度时，生成继续加温控制信号，继续加温控制信号可以控制电源继续给第一电加热膜1023供电，以使第一电加热膜1023继续对第一金属圆盘1025进行加热，直到反馈温度与预设温度相等为止。

实施例三

图4A为本发明实施例三提供的一种支架结构的主视图，图4B为本发明实施例三提供的一种支架结构的侧视图。本实施例基于上述实施例实现，具体提供上述实施例中支架的一种实现结构，但并不限于此。如图4A和图4B所示，支架20包括：台面板201、两个侧立板202和联接板203。其中，台面板201设于两个侧立板202组成的框架之上，用于承载被测敏感器；而联接板203设于两侧立板202中间，并与两侧立板202连接，用于加强侧立板202的支撑作用。另外，联接板203还可以是横梁结构。其中，联接板203和侧立板202形成可以支撑台面板201的立体结构。其中，台面板201、侧立板202和联接板203之间可以通过螺栓螺母进行连接，也可以通过粘合剂进行黏合，本实施例并不对此进行限制。另外，需要说明的是，本实施例的支架结构仅是一种优选实现结构，并不限于此，也可以采用实现支撑功能的其他结构。

进一步，本实施例的支架20还包括绝缘板204，所述绝缘板204设置于台面板201之上。该绝缘板204具体为一层电阻率小的铜板，该铜板上设置有安装定位面和安装孔，以固定被测敏感器。通过设置绝缘板204可以减小接触电阻，提高安全可靠性。进一步，在绝缘板204上还设有接地端子，用于固定接地线，通过该接地线可以使敏感器和便携式地球模拟器进行电磁隔离，以包括被测敏感器。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的底座的一种结构示意图。本实施例基于上述各实施例实现，本实施例具体提供上述各实施例中底座30的一种实现结构，但并不限于此。如图5所示，底座30包括：底座板301、限位块302、锁紧机构303、调平地脚304和刻度尺305。

其中，底座板301用于安装支架20和平移机构40；刻度尺305设于底座板301的一侧(并不对此进行限制)，用于显示被测敏感器与模拟器本体10的相对距离；限位块302设置于底座板301上，用于限定平移机构40以阻止模拟器本体10和被测敏感器接触，更进一步为了防止红外准直光学系统105与被测敏感器的红外探头发生碰撞以损坏星上产品；锁紧机构303设置于底座板301上，且其可以在底座板301上自由滑动，用于固定平移机构40。例如其可以是一组卡扣件；调平地脚304设置于底座板301的下方，用于调整底座板301，例如调整底座板301具有良好的水平度。本实施例提供的底座结构，充分考虑了使用时的便利性，其上各组成部分设置紧凑，且操作时方便可靠。

进一步，如图5和图6所示，本发明各实施例采用的平移机构40具体为一维精密滚珠丝杆，传动精密，其设置于底座板301上，主要包括手轮401、丝杠402和直线导轨403，通过摇动手轮401使平移机构40使其沿丝杠402和直线导轨403在底座板301上移动，以实现调节其上模拟器本体10和被测敏感器之间的距离。

实施例五

图7为本发明实施例五提供的便携式地球模拟器的结构示意图。本实施例另提供了一种便携式地球模拟器的实现结构，其基于上述各实施例中的技术方案，其区别在于：本实施例的便携式地球模拟器中的热地球组件还包括：第二光阑套筒、第二金属圆盘、第二电加热膜、第二热敏电阻、第二隔热层和第二子后盖板。其中，第二光阑套筒与第一光阑套筒的作用相同，用于根据被测敏感器所在轨道的高度，提供地球弦宽信息；第二金属圆盘安装于第二光阑套筒内；第二电加热膜设于第二金属圆盘的背面，用于对第二金属圆盘进行加热，以生成携带地球弦宽信息的红外辐射信号；第二隔热层安装于第二光阑套筒内位于第二电加热膜后面，用于对第二金属圆盘进行保温；第二热敏电阻安装于第二金属圆盘的中心，并与控制器连接，用于测量第二金属圆盘的温度，并反馈给控制器，以供控制器生成温度控制信号。另外，便携式地球模拟器的其他组成部分的结构和实现均可参见上述各实施例的描述，因此，本实施例仅提供了组装后的整体结构示意图，即图7所示，从图7中可以看到实施例的模拟器本体10上包含两个红外准直光学系统105。其中图7中的双向箭头表示控制器50和模拟器本体10之间的连接关系。

本实施例的便携式地球模拟器具有两个通道，且上述第二光阑套筒、第二金属圆盘、第二电加热膜、第二热敏电阻、第二隔热层和第二子后盖板的位置关系、作用以及优选实现结构或材料等，均可对应参照本发明实施例对第一光阑套筒、第一金属圆盘、第一电加热膜、第一热敏电阻、第一隔热层和第一子后盖板的描述，在此不再详细描述。上述技术方案使得本实施例的便携式地球模拟器具有双目结构，即可以同时测试两个红外探头，因此，尤其适用于自旋扫描地球敏感器。现有技术中，只能依次分别对自旋扫描地球敏感器的两个红外探头进行测试，其测试效率较低，而本实施例的便携式地球模拟器具有双目结构，可以同时测试自旋扫描地球敏感器的两个红外探头，极大的提高了测试效率。且通过具体设置可以使上述双目结构完全相同，以保证两路通道输出的正弦调制辐射信号一致，最终达到一致的测试效果。

基于上述技术方案，图8为本发明实施例提供的便携式地球模拟器中控制系统的工作原理图，如图8所示，本实施例的控制系统主要包括温度控制子系统和转动频率控制子系统。其中，由高精密温控仪、电加热膜、热敏电阻和金属圆盘构成的闭环回路构成本实施例的温度控制子系统，其工作原理如下：首先由控制器设定所需加热温度，例如：假设需要模拟的金属圆盘的辐射亮度为4.3～6.7W/m².sr(瓦每球面度平方米)，且假设被测敏感器的口径为31mm，则根据温度和亮度的换算关系，确定电加热膜需要加热的温度为64.78℃。高精密温控仪通过比例积分微分(Proportion IntegrationDifferentiation；简称为：PID)控制调节器控制其内的固体继电器向电加热膜供电，使电加热膜对金属圆盘进行加热。由热敏电阻采集金属圆盘的温度，并将采集到的温度信号经V/F变换为电压或电流信号后反馈给高精密温控仪的PID控制调节器，使其通过控制固体继电器控制对金属圆盘的加热过程，直到金属圆盘被加热到所需的温度即64.78℃为止。

在此需要说明的是，本实施例中的电加热膜、金属圆盘和热敏电阻可以是第一电加热膜、第一金属圆盘和第一热敏电阻，或者第二电加热膜、第二金属圆盘和第二热敏电阻，或者同时包括上述两种情况，具体视便携式地球模拟器的结构而定。且热敏电阻可采用A级精度的Pt100热敏电阻，其测温范围为-200℃～600℃，温度系数为TCR3851×10^-6/℃，经优选获取的Pt100热敏电阻其精度可达到±0.06％，尤其能更好的使双目结构的便携式地球模拟器的两个通道的工作状态趋于一致，使便携式地球模拟器的温度控制范围为40℃～80℃，精度为±1℃。

在本实施例中，由步进电机、光学调制器、光电二极管以及步进电机驱动电路和时钟电路构成本实施例的转动频率控制子系统。以采用1Hz时钟作为测量频率时的时基，并采用具有64细分的步进电机驱动、且采用调制盘边缘开有180个小孔的光学调制器为例，说明转动频率控制子系统的工作原理。具体为：首先控制器设置需要调制的频率参数，并将1Hz的时基提供给步进电机进行驱动。由光电二极管对调制盘上的狭缝采样进行零位拾取，并通过对调制盘边缘上的180个小孔进行采样以测速(即测量调制频率)。光电二极管以脉冲频率的形式将检测结果反馈给时钟电路，以调整步进电机的转速，实现对转速平率的精确控制，其控制精度可达到1％。

下面将结合上述便携式地球模拟器的实现结构，以完整详细的介绍本发明提供的便携式地球模拟器的工作原理。

首先是准备工作阶段：模拟器本体通过一维平移机构安装于底座上，自旋扫描地球敏感器固定在底座的支架，且模拟器本体和自旋扫描地球敏感器分别位于底座的两侧，且相互对应。通过一维平移机构将模拟器本体和自旋扫描地球敏感器之间的距离设置好。

其次是参数设置阶段：该阶段根据被测敏感器的口径、模拟温度和亮度等信息，进行相应换算，得出便携式地球模拟器中对应部分的参数值，并进行设置(包括手工调节或控制器自动设置)。例如：自动设定所需加热温度值、所需调制频率值等。

接着是测试阶段：当参数设置结束后，通过电源接口向便携式地球模拟器供电使其开始工作。即由电加热膜对金属圆盘加热，并由热敏电阻采集加热温度，形成温度闭环控制，以使红外辐射信号满足需求；同时，通过转动频率控制子系统完成对调制频率的设定，则金属圆盘辐射出的红外辐射光经过光学调制器进行调制后，通过红外准直光学系统后变为平行光发射给相对的被测敏感器，以对敏感器进行装星前的各种性能测试。其中，若被测敏感器为单目结构，则本实施例的便携式地球模拟器可以只使用一目通路，反之如被测敏感器为双目结构，则可以同时启动双目通路，同时对被测敏感器进行测试，以提高测试效率。

本实施例详细介绍了便携式地球模拟器的使用过程和工作原理。本实施例的便携式地球模拟器由于具有双目结构，可适用于单个红外探头的被测敏感器，也可使用该双目结构同时对两个红外探头进行测试，以提高测试效率，且尤其适于具有两个红外探头的被测敏感器。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种便携式地球模拟器，其特征在于，包括：模拟器本体、支架、底座、平移机构和控制器； 

所述支架安装于所述底座的一端，用于固定被测敏感器；所述模拟器本体设置于所述平移机构的工作台面上；所述平移机构安装于所述底座的另一端，用于移动所述模拟器本体，以使所述模拟器本体与所述被测敏感器对准； 

所述模拟器本体，用于生成并发射正弦调制辐射信号，以测试所述被测敏感器的性能，所述正弦调制辐射信号携带有地球弦宽信息和所述被测敏感器所在卫星自旋周期信息； 

所述控制器与所述模拟器本体连接，用于向所述模拟器本体提供温度控制信号和所述卫星自旋周期信息对应的调制频率控制信号，以使所述模拟器本体根据所述温度控制信号和所述调制频率控制信号生成所述正弦调制辐射信号。 

2.根据权利要求1所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述模拟器本体包括：主体框架、热地球组件、光学调制器、前盖板、红外准直光学系统、步进电机、光电二极管、插接接口、电源接口和后盖板； 

所述热地球组件安装于所述主体框架内的前板上，并通过所述插接接口与所述控制器连接，用于根据所述控制器提供的温度控制信号产生红外辐射信号； 

所述步进电机安装于所述主体框架内的前板上；所述光学调制器安装于所述步进电机的输出轴上，用于对所述红外辐射信号进行正弦调制； 

所述光电二极管安装于所述前板上正对所述光学调制器上的狭缝的位置，并分别与所述控制器和所述步进电机连接，用于测量所述光学调制器的调制频率，并根据所述控制器提供的调制频率控制信号调整所述步进电机的转速；

所述前盖板安装于所述主体框架正对所述光学调制器的一侧；所述红外 准直光学系统安装于所述前盖板上，用于对调制后的红外辐射信号进行准直处理；

所述电源接口安装于所述主体框架上，用于向所述模拟器本体提供电源；

所述后盖板安装于所述主体框架上与所述前盖板相对的一侧，用于封闭所述主体框架。

3.根据权利要求2所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述热地球组件包括：第一光阑套筒、第一金属圆盘、第一电加热膜、第一热敏电阻、第一隔热层和第一子后盖板；

所述第一光阑套筒，用于根据所述被测敏感器所在轨道的高度，提供所述地球弦宽信息；所述第一金属圆盘安装于所述第一光阑套筒内；所述第一电加热膜设于所述第一金属圆盘的背面，用于对所述第一金属圆盘进行加热，以生成携带所述地球弦宽信息的所述红外辐射信号；所述第一隔热层安装于所述第一光阑套筒内，用于对所述第一金属圆盘进行保温；

所述第一热敏电阻安装于所述第一金属圆盘的中心，并与所述控制器连接，用于测量所述第一金属圆盘的温度，并反馈给所述控制器，以供所述控制器生成所述温度控制信号；

所述第一子后盖板安装于所述第一光阑套筒，用于封闭所述第一光阑套筒。

4.根据权利要求3所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述热地球组件还包括：第二光阑套筒、第二金属圆盘、第二电加热膜、第二热敏电阻、第二隔热层和第二子后盖板；

所述第二光阑套筒，用于根据所述被测敏感器所在轨道的高度，提供所述地球弦宽信息；所述第二金属圆盘安装于所述第二光阑套筒内；所述第二电加热膜设于所述第二金属圆盘的背面，用于对所述第二金属圆盘进行加热，以生成携带所述地球弦宽信息的所述红外辐射信号；所述第二隔热层安装于所述第二光阑套筒的内壁，用于对所述第二金属圆盘进行保温； 

所述第二热敏电阻安装于所述第二金属圆盘的中心，并与所述控制器连接，用于测量所述第二金属圆盘的温度，并反馈给所述控制器，以供所述控制器生成所述温度控制信号；

所述第二子后盖板安装于所述第二光阑套筒上，用于封闭所述第二光阑套筒。

5.根据权利要求4所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述第一金属圆盘和所述第二金属圆盘为经过黑色阳极氧化处理的铝制金属圆盘。

6.根据权利要求2所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述红外准直光学系统为锗准直弯月透镜。

7.根据权利要求6所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述锗准直弯月透镜的口径为34mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述支架包括：台面板、两个侧立板和联接板；所述台面板设于所述侧立板之上，两个所述侧立板连接，所述联接板设于两个所述侧立板中间，并与所述侧立板连接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述底座包括：底座板、限位块、锁紧机构、调平地脚和刻度尺；

所述底座板，用于安装所述支架和所述平移机构；所述刻度尺设于所述底座板的一侧；所述限位块设置于所述底座板上，用于限定所述平移机构以阻止所述模拟器本体和所述被测敏感器接触；所述锁紧机构设置于所述底座板上，用于固定所述平移机构；所述调平地脚设置于所述底座板的下方，用于调整所述底座板。

10.根据权利要求1-7任一项所述的便携式地球模拟器，其特征在于，所述平移机构为一维精密滚珠丝杆。 

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