CN105067009A - 一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，包括：太阳模拟光源、南地球模拟光源、北地球模拟光源、光源控制器；太阳模拟光源，用于模拟太阳光，为太阳敏感器测试提供太阳光激励信号、太阳光基准信号和扫描太阳的周期信号；南北地球模拟光源，用于模拟地球红外辐射，为南北地球敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号；光源控制器，用于为地面模拟光源装置供电并对光源信号进行控制。本发明的一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，可对装星后的太阳敏感器和南北地球敏感器提供模拟的信号源，进行在线测试，具有结构简单、小巧轻便、机动性强等优点。

Description

一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置

技术领域

本发明涉及空间科学测试仪器，尤其涉及一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置。

背景技术

通讯、气象等自旋同步卫星主要依靠地球、太阳作为目标来确定自己的姿态，分别用地球敏感器和太阳敏感器等卫星敏感器做姿态测量，每颗卫星配备了1台太阳敏感器，2台红外地球敏感器，其中2台红外地球敏感器完全相同，分别称为南地球敏感器、北地球敏感器。为了提升卫星工作可靠性，每台地球敏感器都具有主、北两种探头，太阳敏感器具有主、备两种狭缝。安装在自旋卫星上的敏感器，随卫星一起旋转，每旋转1圈各扫描地球、太阳一次。

由于在卫星升空前要对敏感器进行地面模拟测试和标定，因此卫星敏感器性能好坏直接影响卫星姿态控制的精度。以往的敏感器测试系统通常由准直式红外地球模拟器、准直式太阳模拟器、精密转台组成。地球模拟器是一种具有一定光斑大小的地球红外辐射源，为地球敏感器测试提供地球红外辐射信号和地球弦宽信号；准直式太阳模拟器是一种具有一定张角的太阳模拟光源，为太阳敏感器测试提供太阳光信号和太阳光基准信号；准直式红外地球模拟器和准直式太阳模拟器固定不动，将被测敏感器安装到精密转台上，通过精密转台转动为敏感器测试提供扫描周期信号。以往的测试系统庞大、移动困难，通常在敏感器装星前进行测试，不利于敏感器装星后的在线测试。

发明内容

本发明提供一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，用以提高对已安装到同步自旋卫星上的太阳敏感器和南北地球敏感器进行地面测试和标定的灵活性和方便性。

本发明提供一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，包括：太阳模拟光源、南地球模拟光源、北地球模拟光源、光源控制器。

所述太阳模拟光源还包括：安装架、太模基座、第一U型氙灯、第一双缝光阑、第二U型氙灯、第二双缝光阑。太阳模拟光源用于模拟太阳光，为太阳敏感器测试提供太阳光激励信号、太阳光基准信号和扫描太阳的周期信号。

所述南地球模拟光源还包括：南地模基座、第一伺服电机、第一旋转法兰、第一导电滑环、第一红外LED灯、第一可变光阑、第一准直物镜、第二可变光阑、第二准直物镜、南安装机构。南地球模拟光源用于模拟地球红外辐射，为所述南地球敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号。

所述北地球模拟光源还包括：北地模基座、第二伺服电机、第二旋转法兰、第二导电滑环、第二红外LED灯、第三可变光阑、第三准直物镜、第四可变光阑、第四准直物镜、北安装机构。北地球模拟光源用于模拟所述地球红外辐射，为所述北地球敏感器测试提供所述地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号。

所述光源控制器与所述太阳模拟光源、所述南地球模拟光源、所述北地球模拟光源连接，用于为所述地面模拟光源装置供电并对光源信号进行控制。

本发明的卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，可为太阳敏感器测试提供太阳光激励信号、太阳光基准信号和扫描太阳的周期信号；为南、北地球敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号，实现对已装星的姿态控制敏感器进行在线测试。与现有的卫星敏感器测试系统相比，本发明的卫星敏感器测试用地面模拟光源装置具有结构简单、小巧轻便，机动性强、安全性强等优点，提高对太阳敏感器和南、北地球敏感器进行地面测试和标定的灵活性和方便性。

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地面模拟光源装置组成图；

图2为本发明实施例二提供的太阳模拟光源组成图；

图3为本发明实施例三提供的南地球模拟光源组成图；

图4为本发明实施例四提供的北地球模拟光源组成图；

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卫星敏感器测试用地面模拟光源装置组成图。如图1所示，本实施例的一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置包括：太阳模拟光源10、南地球模拟光源20、北地球模拟光源30、光源控制器40。

其中，太阳模拟光源10安装到已装星的太阳敏感器上，作为太阳光的模拟光源，为太阳敏感器测试提供太阳光激励信号、太阳光基准信号和扫描太阳的周期信号。

南地球模拟光源20和所述北地球模拟光源30分别安装到卫星上，并分别正对南地球敏感器和北地气敏感器，为已装星的南、北地球敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号。

光源控制器40分别连接太阳模拟光源10、南地球模拟光源20、北地球模拟光源30，为地面模拟光源装置供电并对测试信号进行控制。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的太阳模拟光源组成图。如图2所示，太阳模拟光源包括：安装架101、太模基座102、第一U型氙灯103、第一双缝光阑104、第二U型氙灯105、第二双缝光阑106。

其中，第一U型氙灯103和第二U型氙灯105分别被第一双缝光阑104和第二双缝光阑106封装到太模基座102上。

第一U型氙灯103和第二U型氙灯105用于模拟太阳光，形成两个模拟光源，为太阳敏感器主、备两个探头测试提供太阳光激励信号。

第一双缝光阑104和第二双缝光阑106分别具有平行长条形光阑，为太阳敏感器测试提供太阳光基准信号；

通过光源控制器40对点亮第一U型氙灯103和第二U型氙灯105的时序进行控制，为太阳敏感器测试提供扫描太阳的周期信号。

安装架101安装于太模基座102上，用于将太阳模拟光源10夹持在被测太阳敏感器上。

由于太阳敏感器测试时需要将太阳模拟器10夹持在其上，为了安全安装架101、太模基座102、第一双缝光阑104和第二双缝光阑106采用电绝缘性较高的电木材料。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的南地球模拟光源组成图。如图3所示，南地球模拟光源包括：南地模基座201、第一伺服电机202、第一旋转法兰203、第一导电滑环204、第一红外LED灯205、第一可变光阑206、第一准直物镜207、第二可变光阑208、第二准直物镜209、南安装机构210。

第一伺服电机202安装于南地模基座202上。第一旋转法兰203、第一导电滑环204和第一红外LED灯205依次安装于第一伺服电机202上，随第一伺服电机202一起旋转。

第一红外LED灯205为圆形面阵红外LED光源，中心波长为16.5um,用于模拟地球红外辐射，并以一定回转半径随第一旋转法兰203旋转，依次掠过第一可变光阑206和第一准直物镜207组成的光学通道，以及第二可变光阑208和第二准直物镜209组成的光学通道，对南地球敏感器中的主、副探头进行测试。

第一可变光阑206与第一准直物镜207组成的光学通道，以及第二可变光阑208与第二准直物镜209组成的光学通道，分别用于模拟无穷远的红外地球。

第一可变光阑206和第二可变光阑208，用于模拟地球弦宽，为南地球敏感器测试提供地球弦宽信号，并可通过改变光阑大小提供不同的地球弦宽信号。

第一红外LED灯205在第一伺服电机202的带动下以一定的周期进行自旋运动，为南地球敏感器测试提供扫描地球的周期信号。

第一导电滑环204一端安装于南地模基座201上，另一端安装于第一旋转法兰203，对自旋状态下的第一红外LED灯205的控制信号进行传输；

南地模基座201还安装有南安装机构210，将南地球模拟光源20安装到卫星上，并对南地球模拟光源20姿态调整，对准被测南地球敏感器。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的北地球模拟光源组成图。如图4所示，北地球模拟光源包括：北地模基座301、第二伺服电机302、第二旋转法兰303、第二导电滑环304、第二红外LED灯305、第三可变光阑306、第三准直物镜307、第四可变光阑308、第四准直物镜309、北安装机构310。

第二伺服电机302安装于北地模基座302上。第二旋转法兰303、第二导电滑环304和第二红外LED灯305依次安装于第二伺服电机302上，随第二伺服电机302一起旋转。

第二红外LED灯305为圆形面阵红外LED光源，中心波长为16.5um,用于模拟地球红外辐射，并以一定回转半径随第二旋转法兰303旋转，依次掠过第三可变光阑306和第三准直物镜307组成的光学通道，以及第四可变光阑308和第四准直物镜309组成的光学通道，对北地球敏感器中的主、副探头进行测试。

第三可变光阑306与第三准直物镜307组成的光学通道，以及第四可变光阑308与第四准直物镜309组成的光学通道。分别用于模拟无穷远的红外地球

第三可变光阑306和第四可变光阑308，用于模拟地球弦宽，为北地球敏感器测试提供地球弦宽信号，并可通过改变光阑大小提供不同的地球弦宽信号。

第二红外LED灯305在第二伺服电机302的带动下以一定的周期进行自旋运动，为北地球敏感器测试提供扫描地球的周期信号。

第二导电滑环304一端安装于北地模基座301上，另一端安装于第二旋转法兰303，对自旋状态下的第二红外LED灯305的控制信号进行传输；

北地模基座301还安装有北安装机构310，将北地球模拟光源30安装到卫星上，并对北地球模拟光源30姿态调整，对准被测北地球敏感器。

本发明在应用时，首先依次安装太阳模拟光源10、南地球模拟光源20、北地球模拟光源30，并分别连接到光源控制器40。通过光源控制器40对模拟光源供电和对光源信号进行控制，为被测太阳敏感器测试提供为太阳敏感器测试提供太阳光激励信号、太阳光基准信号和扫描太阳的周期信号；为南、北地球敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号，实现对自旋卫星上安装的敏感器进行在线测试。与现有的敏感器测试系统相比，本实施例的卫星敏感器测试用地面模拟光源装置具有结构简单、小巧轻便，机动性强、安全性强等优点，提高对自旋卫星上安装的太阳敏感器进行地面试验和标定的灵活性和方便性。

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 (4)

1.一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，其特征在于，包括：太阳模拟光源、南地球模拟光源、北地球模拟光源、光源控制器；

所述太阳模拟光源，用于模拟太阳光，为太阳敏感器测试提供太阳光激励信号、太阳光基准信号和扫描太阳的周期信号；

所述南地球模拟光源，用于模拟地球红外辐射，为南地球敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号；

所述北地球模拟光源，同样用于模拟地球红外辐射，为北地球敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号；

光源控制器，用于为地面模拟光源装置供电并对光源信号进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，其特征在于，所述太阳模拟光源包括：安装架、太模基座、第一U型氙灯、第一双缝光阑、第二U型氙灯、第二双缝光阑；

所述第一U型氙灯和所述第二U型氙灯分别被所述第一双缝光阑和所述第二双缝光阑封装于所述太模基座上；

所述第一U型氙灯和所述第二U型氙灯用于模拟太阳光，形成两个模拟光源，为太阳敏感器主、备两个探头测试提供太阳光激励信号；

所述第一双缝光阑和所述第二双缝光阑，分别具有平行长条形光阑，为太阳敏感器测试提供太阳光基准信号；

所述太阳敏感器测试用扫描太阳的周期信号，通过所述光源控制器对所述第一U型氙灯和所述第二U型氙灯的时序控制产生；

所述安装架安装于所述太模基座上，用于将所述太阳模拟光源夹持在太阳敏感器上。

3.根据权利要求1所述的一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，其特征在于，所述南地球模拟光源包括：南地模基座、第一伺服电机、第一旋转法兰、第一导电滑环、第一红外LED灯、第一可变光阑、第一准直物镜、第二可变光阑、第二准直物镜、南安装机构；

所述第一伺服电机安装于所述南地模基座上；所述第一旋转法兰、所述第一导电滑环和所述第一红外LED灯依次安装于所述第一伺服电机上，随所述第一伺服电机旋转；

所述第一红外LED灯为圆形面阵红外LED光源，用于模拟地球红外辐射，并以一定回转半径随所述第一旋转法兰旋转，依次扫掠过所述第一可变光阑与所述第一准直物镜形成的光学通道，以及所述第二可变光阑与所述第二准直物镜形成的光学通道，对南地球敏感器中的主、副探头进行测试；

所述第一可变光阑与所述第一准直物镜形成组成的光学通道，以及所述第二可变光阑与所述第二准直物镜组成的光学通道，分别用于模拟无穷远的红外地球；

所述第一可变光阑和所述第二可变光阑，用于模拟地球弦宽，为南地球敏感器测试提供地球弦宽信号；

所述第一红外LED灯以一定的周期进行旋转，为所述南地球敏感器测试提供扫描地球的周期信号；

所述第一导电滑环安装于所述南地模基座上，对自旋状态的所述第一红外LED灯的控制信号进行传输；

所述南地模基座还安装有所述南安装机构，用于在卫星上对所述南地球模拟光源进行安装与调整。

4.根据权利要求1所述的一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，其特征在于，所述北地球模拟光源包括：北地模基座、第二伺服电机、第二旋转法兰、第二导电滑环、第二红外LED灯、第三可变光阑、第三准直物镜、第四可变光阑、第四直物镜、南安装机构；

所述第二伺服电机安装于所述北地模基座上；所述第二旋转法兰、所述第二导电滑环和所述第二红外LED灯依次安装于所述第二伺服电机上，随所述第二伺服电机旋转；

所述第二红外LED灯同样为圆形面阵红外LED光源，用于模拟地球红外辐射，并以一定回转半径随所述第二旋转法兰旋转，依次扫掠过所述第三可变光阑与所述第三准直物镜形成的光学通道，以及所述第四可变光阑与所述第四准直物镜形成的光学通道，对北地球敏感器中的主、副探头进行测试；

所述第三可变光阑与所述第三准直物镜形成组成的光学通道，以及所述第四可变光阑与所述第四准直物镜组成的光学通道，分别用于模拟无穷远的红外地球；

所述第三可变光阑和所述第四可变光阑，用于模拟地球弦宽，为南地球敏感器测试提供地球弦宽信号；

所述第二红外LED灯以一定的周期进行旋转，为所述北地球敏感器测试提供扫描地球的周期信号；

所述第二导电滑环安装于所述北地模基座上，对自旋状态的所述第二红外LED灯的控制信号进行传输；

所述北地模基座还安装有所述北安装机构，用于在卫星上对所述北地球模拟光源进行安装与调整。