CN106595706A - 一种用于线阵地球敏感器变轨道姿态测量的地球模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于线阵地球敏感器变轨道姿态测量的地球模拟器，主要包括四个地球边界红外辐射模拟单元、四个姿态模拟单元、升降单元和系统控制单元。地球红外辐射模拟单元通过调整热板和冷光阑的红外辐射差进行模拟；四个姿态模拟单元分别带动四个红外辐射模拟单元旋转，模拟红外地球敏感器不同姿态下运行时看到的地球红外辐射图像，通过升降单元带动红外地球敏感器的升降，模拟不同轨道红外地球辐射，为姿轨控分系统进行线列阵静态红外地球敏感器提供地面测试手段，进而保证红外地球敏感器为卫星提供高精度的姿态测量。本发明优点在于：模拟器通用性强、稳定性好，精度高。

Description

一种用于线阵地球敏感器变轨道姿态测量的地球模拟器

技术领域

本发明涉及星载红外地球敏感器的地面测试设备。具体涉及一种适用于线阵红外地球敏感器检测手段，新型模拟地球辐射源的产生方法。

背景技术

红外地球敏感器一种是利用地球自身的红外辐射来测量航天器相对于当地垂线或者当地地平方位的姿态敏感器，也称地平仪。目前红外地球敏感器主要有3种形式：地平穿越式、边界跟踪式和辐射热平衡式。线列阵静态红外地球敏感器是一种典型的辐射热平衡式地球敏感器，因为没有运动部件，体积和质量较小，功耗低，特别适合长寿命飞行任务，广泛应用于对地定向侦探、气象、通讯、地资等人造卫星上。

线列阵静态红外地球敏感器(以下简称地球敏感器)一般具有等间隔对称分布的4个光学系统。每个光学系统分别接收来自地球不同部分的红外辐射，通过对每个光学系统接收到的不同红外辐射能量进行分析而得出航天器姿态。例如地球敏感器当所有光学系统接收能量相等时，表示航天器姿态角为零。当前后两个光学系统接收能量不相等时，表示航天器在俯仰轴有姿态偏差；同样地，当左右两个视场接收能量不相等时，表示在滚动轴有姿态偏差。

地球敏感器的性能和精度将直接影响卫星在轨道上的工作状态。为了对地球敏感器进行性能测试及精度标定，必须在地面上为其开发一套专用的性能测试设备，即地球模拟器，模拟出地球敏感器在不同轨道、不同姿态下运行时看到的地球红外图像，实现地球敏感器性能指标的地面测试评估。

发明内容

本发明的目的在于为线列阵红外地球敏感器在不同轨道提供一种适合在地面进行性能测试及精度标定的地球模拟器，实现地球敏感器性能指标的地面测试评估。

本发明一种用于线阵地球敏感器变轨道姿态测量的地球模拟器包括四个地球边界红外辐射模拟单元1、四个姿态模拟单元2和系统控制单元3；

所述地球红外辐射模拟单元中加热薄膜1-5粘贴在热板1-7上，加热薄膜隔热板1-4覆盖于加热薄膜1-5上通过螺钉与热板1-7连接固定，热板1-7与冷光阑1-2通过四个热板隔热支架1-6进行连接固定，红外准直镜1-1通过螺钉与框架1-3连接固定，框架1-3通过螺钉与弧摆台2-1固定，通过控制地球红外辐射模拟单元1中的热板1-7和冷光阑1-2的温度差模拟地球边界红外辐射，四个红外辐射模拟单元共同组成整个红外地球热辐射；

所述姿态模拟单元2中弧摆台2-1通过螺钉与倾斜支架2-2连接固定，倾斜支架2-2通过螺钉与顶板2-3连接固定；

通过系统控制单元4控制升降单元3带动红外地球敏感器升降，模拟不同轨道高度的姿态变化，通过系统控制单元4控制姿态模拟单元2带动地球红外辐射模拟单元1进行旋转，模拟不同姿态的角度变化，从而实现在线列阵红外地球敏感器用于不同轨道不同姿态角度的地面测试及标校。

本发明的优点是：模拟器通用性强、稳定性好，精度高。

附图说明

图1为本发明中地球模拟器组成图；

图中：1-地球红外辐射模拟单元；2-姿态模拟单元；3-系统控制单元。

图2为本发明中地球模拟器结构图；

图中：1-1-红外镜头、1-2-冷光阑、1-3-框架、1-4-加热薄膜隔热板、1-5-加热薄膜和1-6-隔热支架、1-7-热板、2-1-弧摆台、2-2-倾斜支架、2-3-顶板；

具体实施方式

下面根据图1、图2给出本发明的一个较好实施例，并予以详细描述，以便更好地了解本发明的结构特征和功能特点。需要指出的是，给出的实例是为了说明本发明，而不是用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明包括四个地球边界红外辐射模拟单元1、四个姿态模拟单元2和系统控制单元3。其中通过控制地球红外辐射模拟单元1产生红外辐射信号，姿态模拟单元2带动红外辐射模拟单元1进行旋转，系统控制单元3控制地球红外辐射模拟单元1的温差和姿态模拟单元2的转动参数来模拟(滚动角0°、俯仰角5°)、(滚动角5°、俯仰角0°)(滚动角0°、俯仰角-5°)和(滚动角-5°、俯仰角0°)四个姿态角地球红外辐射，线列阵红外地球敏感器通过采集、处理和计算得到对应的姿态角变化与地球模拟器模拟的姿态角进行对应来对线列阵静态红外地球敏感器进行地面试验和判定测试。

如图2所示，本发明地球红外辐射模拟单元中加热薄膜1-5粘贴在热板1-7上，加热薄膜隔热板1-4覆盖于加热薄膜1-5上通过螺钉与热板1-7连接固定，热板1-7与冷光阑1-2通过四个热板隔热支架1-6进行连接固定，红外准直镜1-1通过螺钉与框架1-3连接固定，框架1-3通过螺钉与弧摆台2-1固定，弧摆台2-1通过螺钉与倾斜支架2-2连接固定，倾斜支架2-2通过螺钉与顶板2-3连接固定。

本地模器适用于轨道200-1000km，其中红外准直镜1-6焦距为14.2mm，视场角为32°，适用，冷光阑1-2光阑、热板1-7表面均黑色阳极氧化处理，发射系数ε_h≥0.85。

Claims (1)

1.一种用于线阵地球敏感器变轨道姿态测量的地球模拟器，包括四个地球边界红外辐射模拟单元(1)、四个姿态模拟单元(2)、升降单元(3)和系统控制单元(4)；其特征在于：

所述地球红外辐射模拟单元(1)中加热薄膜(1-5)粘贴在热板(1-7)上，加热薄膜隔热板(1-4)覆盖于加热薄膜(1-5)上通过螺钉与热板(1-7)连接固定，热板(1-7)与冷光阑(1-2)通过四个热板隔热支架(1-6)进行连接固定，红外准直镜(1-1)通过螺钉与框架(1-3)连接固定，框架(1-3)通过螺钉与弧摆台(2-1)固定，通过控制地球红外辐射模拟单元(1)中的热板(1-7)和冷光阑(1-2)的温度差模拟地球边界红外辐射，四个红外辐射模拟单元共同组成整个红外地球热辐射；

所述姿态模拟单元(2)中弧摆台(2-1)通过螺钉与倾斜支架(2-2)连接固定，倾斜支架(2-2)通过螺钉与顶板(2-3)连接固定；

通过系统控制单元(4)控制升降单元(3)带动红外地球敏感器升降，模拟不同轨道高度的姿态变化，通过系统控制单元(4)控制姿态模拟单元(2)带动地球红外辐射模拟单元(1)进行旋转，模拟不同姿态的角度变化，从而实现在线列阵红外地球敏感器用于不同轨道不同姿态角度的地面测试及标校。