CN106643794A - 一种用于面阵地球敏感器半物理仿真的地球模拟器 - Google Patents

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孙浩
金亚方
于远航
龚海建
田清
刘石神
韩开亮
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Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
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Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
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Abstract

本发明公开了一种用于面阵地球敏感器半物理仿真的地球模拟器，该设备包括地球红外辐射模拟单元、姿态模拟单元、热辐射控制单元及系统控制单元组成。其特征主要在于：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；并通过更换不同孔径冷光阑模拟轨道高度的变化；姿态模拟单元通过带动红外辐射模拟单元平移进行姿态角度变化的模拟，进而为姿轨控分系统进行新型红外地球敏感器地面半物理仿真试验提供模拟测试手段。本发明优点在于：模拟器通用性强、稳定性好，体积小巧轻便。

Description

一种用于面阵地球敏感器半物理仿真的地球模拟器
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面阵静态红外地球敏感器半物理仿真试验设备。
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
本发明的目的自在于提供一种用于面阵地球敏感器半物理仿真的地球模拟器。
一种用于面阵地球敏感器半物理仿真的地球模拟器包括红外辐射模拟单元1、姿态模拟单元2和系统控制单元3。其中：
所述地球红外辐射模拟单元中加热薄膜1-5粘贴在热板1-1上，加热薄膜隔热板1-6覆盖于加热薄膜1-5上通过螺钉与热板1-5连接固定，热板1-5与冷光阑1-3通过四个热板隔热支架1-2进行连接固定，红外准直镜(1-6)通过螺钉与框架侧板1-7连接固定，通过控制地球红外辐射模拟单元(1)中的热板(1-1)和冷光阑1-3的温度差模拟地球红外辐射，冷光阑1-3上根据特征轨道高度开有不同的光阑孔模拟不同轨道高度地球红外辐射；
通过系统控制单元3控制姿态模拟单元2中的二维平移台2-1带动地球红外辐射模拟单元1进行平移，模拟不同姿态的角度变化。从而实现在面阵红外地球敏感器装星后仿真卫星载荷姿态角的变化，进行姿态角的测试。
本发明优点在于：模拟器通用性强、稳定性好，体积小巧轻便。
附图说明
为了更清楚的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介绍，显而易见，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为本发明地球模拟器的组成图；
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为本发明地球模拟器的结构图。
图中：1-1-热板、1-2-隔热柱、1-3-冷光阑、1-4-红外准直镜、1-5-加热薄膜和1-6-加热薄膜隔热板、1-7-框架侧板和2-1-二维平移台。
具体实施方式
下面根据图1-图2给出本发明一个较好实施例，并予以详细描述，以使更好的了解本发明的结构特征和功能特点，要指出的是，所给出的实施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图2所示，所述地球红外辐射模拟单元包括：地球红外辐射模拟单元1、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进行平移，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的平移参数来模拟(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，面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，与平移地球模拟器模拟的姿态角进行对应，来对面阵红外地球敏感器装星后进行地面试验和判定测试。
如图2其中加热薄膜1-5粘贴在热板1-1上，加热薄膜隔热板1-6覆盖于加热薄膜1-5上通过螺钉与热板1-5连接固定，热板1-5与冷光阑1-3通过四个热板隔热支架1-2进行连接固定，红外准直镜1-6通过螺钉与框架侧板1-7连接固定，通过控制地球红外辐射模拟单元1中的热板1-1和冷光阑1-3的温度差模拟地球红外辐射，冷光阑1-3上根据特征轨道高度开有不同的光阑孔模拟不同轨道高度地球红外辐射；通过系统控制单元(3)控制姿态模拟单元(2)中的二维平移台(2-1)带动地球红外辐射模拟单元(1)进行平移，模拟不同姿态的角度变化。从而实现在面阵红外地球敏感器装星后仿真卫星载荷姿态角的变化，进行姿态角的测试。其中红外准直镜1-4的通光口径为70mm，焦距为93.24mm，冷光阑1-3光阑、热板1-1表面均黑色阳极氧化处理，发射系数εh≥0.85。

Claims (1)

1.一种用于面阵地球敏感器半物理仿真的地球模拟器，包括红外辐射模拟单元(1)、姿态模拟单元(2)和系统控制单元(3)，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(1-1)上，加热薄膜隔热板(1-6)覆盖于加热薄膜(1-5)上通过螺钉与热板(1-5)连接固定，热板(1-5)与冷光阑(1-3)通过四个热板隔热支架(1-2)进行连接固定，红外准直镜(1-6)通过螺钉与框架侧板(1-7)连接固定，通过控制地球红外辐射模拟单元(1)中的热板(1-1)和冷光阑(1-3)的温度差模拟地球红外辐射，冷光阑(1-3)上根据特征轨道高度开有不同的光阑孔模拟不同轨道高度地球红外辐射；
通过系统控制单元(3)控制姿态模拟单元(2)中的二维平移台(2-1)带动地球红外辐射模拟单元(1)进行平移，模拟不同姿态的角度变化,从而实现在面阵红外地球敏感器装星后仿真卫星载荷姿态角的变化，进行姿态角的测试。
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