CN106595707B - 一种基于线阵地球敏感器的极性地球模拟器姿态模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于线阵地球敏感器的极性地球模拟器姿态模拟方法。首先设置地球红外边界辐射模拟单元中热板和冷光阑的温差，从而获得地球边界红外辐射，再通过计算姿态模拟单元A、B、C和D的位移，从而实现不同姿态的模拟。本发明优点在于：简单、有效解决了线阵地球敏感器地面在星上的姿态测试问题，有效解决了在星上安装不便的问题，同时也达到了姿态测量的考核目的。

Description

一种基于线阵地球敏感器的极性地球模拟器姿态模拟方法
技术领域
本发明涉及星载红外地球敏感器的地面检测技术，特别是指一种适用于线列阵静态红外地球敏感器的地球模拟器姿态模拟方法，它适用于对线列阵静态红外地球敏感器的星上检测时的姿态测量。
背景技术
红外地球敏感器，是基于地球红外辐射敏感原理的卫星姿态光学敏感器，可用于航天器相对于地球局地垂线的俯仰、滚动姿态角信号的测量、初始状态时航天器对地球的捕获和稳态运行时航天器的姿态控制。
根据红外地球敏感器内部是否含机械扫描机构，可分为扫描式和静态两类：其中扫描式又可分为圆锥扫描式(单圆锥、双圆锥)和摆动扫描式两种，而静态则分为线阵和面阵两种。
其中线阵红外地球敏感器中探测器位于光学系统的焦平面上，属于凝视型结构。当航天器运行于地球上空时，从太空航天器上观察地球时，得到相当于在4K冷背景中的一个平均亮温约为220K～240K的圆盘，圆盘的边缘称为地平圆。航天器运行于地球上空时，红外地球敏感器通过线列阵红外探测器检测地平圆的4个方位上14μm～16.25μm波段的地球红外辐射能量，确定线列阵红外探测器对应地平圆4个点的方位角位置，根据之间的几何关系，实现对卫星姿态的测量，得到航天器相对于地球当地垂线的俯仰角和滚动角。
因红外地球敏感器在轨观测对象为地球，地面无法直接进行验证试验。为了保证在轨的正常、正确使用，地面对红外地球敏感器进行性能测试是必然的。所以设计线阵红外地球敏感器地球模拟器(模拟光信号，提高光激励源)，用以匹配相应红外地球敏感器的测试和使用需要。
发明内容
本发明的目的就是为线列阵静态红外地球敏感器产品提供一种适合地面检测用的地球模拟器的姿态模拟方法。
1、所述的一种基于线阵地球敏感器的极性地球模拟器姿态模拟方法步骤如下：
(1)设置地球边界红外辐射模拟单元热板与冷光阑的温差T；
(2)计算姿态模拟单元A的位移LA，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，其中P为要模拟的俯仰姿态角，R为要模拟的滚动姿态角，A0为姿态模拟单元的系统零位，f为红外辐射模拟单位光学系统焦距；
(3)计算姿态模拟单元B的位移LB，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，B0为姿态模拟单元的系统零位；
(4)计算姿态模拟单元C的位移LC，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，C0为姿态模拟单元的系统零位；
(5)计算姿态模拟单元D的位移LD，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，D0为姿态模拟单元的系统零位。
2、所述的地球模拟器包括四个地球边界红外辐射模拟单元1和系统控制单元2。通过系统控制单元2控制地球边界红外辐射模拟单元1中的热板和冷光阑的温度差模拟地球边界红外辐射，同时改变地球边界红外辐射模拟单元1中的冷光阑位置，即可模拟出不同的姿态，从而实现线列阵红外地球敏感器的地面测试。
本发明优点在于：简单、有效解决了线阵地球敏感器地面在星上的姿态测试问题，有效解决了星上安装不便的问题，同时也达到了姿态测量的考核目的。
附图说明
图1为本发明地球模拟器的结构图。
图2为本发明模拟方法流程图。
具体实施方式
下面通过实施例及附图对本发明作进一步的详细说明。
1、首先要模拟空间地球红外辐射；通过电加热方式并利用温度控制器控制地球边界红外辐射模拟单元中的热板和冷板的温差为T＝26°。
2、进行俯仰姿态角P＝1°和滚动姿态角R＝2°的地球模拟，根据以上方法中提出的计算公式，得出四个平移机构需要移动到的刻度分别为：
其中四个平移机构的系统零位均为12.5mm，焦距为32.95mm。
通过手动调节平移机构到如上所述的位置，即可实现相应状态的地球模拟。如上所述的实施例仅为了说明本发明的技术思想，其目的在于使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于线阵地球敏感器的极性地球模拟器姿态模拟方法，所述的极性地球模拟器包括四个地球边界红外辐射模拟单元(1)和系统控制单元(2)，通过系统控制单元(2)控制地球边界红外辐射模拟单元(1)中的热板和冷光阑的温度差模拟地球边界红外辐射，同时改变地球边界红外辐射模拟单元(1)中的冷光阑位置，即可模拟出不同的姿态，从而实现线列阵红外地球敏感器的地面测试；其特征在于所述的姿态模拟方法包括以下步骤：
1)设置地球边界红外辐射模拟单元热板与冷光阑的温差T；
2)计算姿态模拟单元A的位移LA，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，其中P为要模拟的俯仰姿态角，R为要模拟的滚动姿态角，A0为姿态模拟单元的系统零位，f为红外辐射模拟单位光学系统焦距；
3)计算姿态模拟单元B的位移LB，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，B0为姿态模拟单元的系统零位；
4)计算姿态模拟单元C的位移LC，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，C0为姿态模拟单元的系统零位；
5)计算姿态模拟单元D的位移LD，并手动旋转姿态模拟单元运动到对应刻度，D0为姿态模拟单元的系统零位。
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Title
新型线阵红外地球敏感器高精度激励源设计;孔晓健等;《科学技术与工程》;20160731;第16卷(第19期);第300-304页 *

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