CN106767919B - 用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置，由高度调整机构、方位角度调整机构、俯仰角度调整机构、经纬仪主机机座、经纬仪轴系、经纬仪光学系统、经纬仪目镜系统、转接镜头和面阵CCD组成。在不破坏经纬仪结构的前提下，可实现星模拟器星间角距、单星位置、单星张角和单星星等的综合高精度检测。

Description

用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置

技术领域

本发明涉及星模拟器的高精度检测技术，尤其涉及一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置。

背景技术

随着我国航天技术的发展，对光学导航敏感器的精度提出了更高要求。而星模拟器作为光学导航敏感器的关键地面标定设备，直接决定了光学导航敏感器的精度。

星模拟器按星图显示方式不同分为静态星模拟器和动态星模拟器。无论是静态星模拟器还是动态星模拟器，主要的技术指标都包括星间角距、单星位置、单星张角和单星星等。这些技术指标决定了星模拟器的精度和适用场合。

目前针对星模拟器星间角距、单星位置、单星张角和单星星等的检测分为两个方面。

第一方面是针对星间角距、单星位置和单星张角进行检测。常用的检测方法主要有两种，一种是利用经纬仪人眼判读星点位置计算星间角距、单星位置和单星张角；优点是经纬仪精度高且视场小，不受光学相差影响，成像精度高；缺点是人眼判读会引入读数误差，读数误差是随机误差无法抵消，进而影响了星模拟器的精度。另一种是利用CCD配合准直光学镜头机器判读星点位置星间角距、单星位置和单星张角。优点是机器判读克服了人眼读数误差提高了读数精度；缺点是为了让CCD能够对星图成像而引入的准直光学镜头需具有比星模拟器有效视场还大的工作视场，将引入光学相差如畸变、球差、彗差、像散、场曲、位置色差和倍率色差，从而降低了成像精度。

第二方面是针对单星星等进行检测，常用的检测方法是利用辐照度计判读单星星等。优点是可选用不同辐照范围与辐照精度的辐照计来满足不同星等范围的测试，缺点是只能检测全黑背景下的单星星等，如果星图中存在多个星点，则会因为各星点间辐射度的相互影响而无法进行检测。

综上所述，星模拟器检测装置的落后已成为制约星模拟器提高精度的主要原因，进而影响了光学导航敏感器的发展。为了满足星模拟器的检测需求，需要一种多参数高精度星图检测装置，不但可以实现星模拟器星间角距、单星位置、单星张角和单星星等的综合高精度检测，而且克服现有星图检测装置与方法中存在的缺点。

发明内容

本发明专利是针对现有技术存在的问题，设计一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置。针对现有星图检测装置无法实现星间角距、单星位置、单星张角和单星星等的综合检测，且进行星间角距、单星位置、单星张角检测时，或存在人眼判读会引入读数误差，或存在与CCD配合使用的准直光学镜头相差而导致的检测精度降低，以及利用辐照计只能进行全黑背景下的单星星等检测的缺陷，提出利用高度调整机构、方位角度调整机构、俯仰角度调整机构、经纬仪主机机座、经纬仪轴系、经纬仪光学系统、经纬仪目镜系统、转接镜头和面阵CCD，搭建可实现星模拟器星间角距、单星位置、单星张角和单星星等的综合高精度检测，星间角距检测精度优于0.4pixel，单星位置检测精度优于0.2pixel，单星张角检测精度优于0.2pixel，单星星等检测精度优于0.1等星。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置，由所述高度调整机构、所述方位角度调整机构、所述俯仰角度调整机构、所述经纬仪主机机座、所述经纬仪轴系、所述经纬仪光学系统、所述经纬仪目镜系统、所述转接镜头和所述面阵CCD。

所述高度调整机构的上方设置所述方位角度调整机构，所述方位角度调整机构的上方设置所述俯仰角度调整机构，所述俯仰角度调整机构的后方设置星模拟器，所述星模拟器的后方设置所述经纬仪主机机座，所述经纬仪主机机座与所述经纬仪轴系相连，所述经纬仪轴系上设置所述经纬仪光学系统，所述经纬仪光学系统的后方设置所述经纬仪目镜系统，且所述经纬仪光学系统和所述经纬仪目镜系统同轴，与所述经纬仪光学系统光轴垂直的上方设置所述转接镜头，所述转接镜头的后方设置所述面阵CCD。

所述高度调整机构、所述方位角度调整机构和所述俯仰角度调整机构用于调整所述星模拟器的光轴，使所述星模拟器的所述光轴与所述经纬仪光学系统光轴平行。其中，所述高度调整机构的调节范围为±30mm，所述方位角度调整机构的调节范围为±45°，所述俯仰角度调整机构的调节范围为±45°。

所述经纬仪主机机座用于安装所述经纬仪轴系。

所述经纬仪轴系用于安装所述经纬仪光学系统、所述经纬仪目镜系统、所述转接镜头和所述面阵CCD，可实现所述经纬仪光学系统、所述经纬仪目镜系统、所述转接镜头和所述面阵CCD的高精度方位角度调整和高精度俯仰角度调整。

所述经纬仪光学系统用于接收来自所述星模拟器的星图，并高精度成像于所述经纬仪目镜系统。

所述经纬仪目镜系统可供人眼接收所述星图图像。

所述转接镜头用于将所述经纬仪光学系统接收的所述星模拟器星图成像在所述面阵CCD上，且所述转接镜头通过螺纹连接在经纬仪照明系统接口上，即垂直于所述经纬仪光学系统光轴的上方，从而在不破坏经纬仪结构的前提下，通过附加所述转接镜头和所述面阵CCD，使经纬仪同时具有两种工作模式，第一种是人眼接收星图，第二种是CCD接收星图。

使用时，首先将所述经纬仪光学系统的所述光轴调至与大地水平，然后利用所述高度调整机构、所述方位角度调整机构和所述俯仰角度调整机构将所述星模拟器的所述光轴调至与所述经纬仪光学系统的所述光轴重合，其次利用所述经纬仪光学系统的十字分划线和所述经纬仪轴系逐个瞄准所述星模拟器星图中的星点，最后利用所述经纬仪目镜系统实现所述经纬仪的所述第一种工作模式——所述人眼接收星图，并利用所述转接镜头和所述面阵CCD实现所述经纬仪的所述第二种工作模式——所述CCD接收星图。

其中，所述经纬仪的所述第二种星点位置接收模式，由于利用所述CCD接收，所以可同时检测所述星模拟器的所述星间角距、所述单星位置、所述单星张角和所述单星星等。

综上所述，本发明一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置主要由所述高度调整机构、所述方位角度调整机构、所述俯仰角度调整机构、所述经纬仪主机机座、所述经纬仪轴系、所述经纬仪光学系统、所述经纬仪目镜系统、所述转接镜头和所述面阵CCD组成。本发明一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置结构简单，操作方便，是在没有破坏经纬仪自身结构的前提下，实现针对星模拟器的多参数高精度检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置的组成和结构示意图；

附图标记： 1——高度调整机构；2——方位角度调整机构；3——俯仰角度调整机构；4——经纬仪主机机座；5——经纬仪轴系；6——经纬仪光学系统；7——经纬仪目镜系统；8——转接镜头；9——面阵CCD。

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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

图1为本发明实施例提供的一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置。主要由高度调整机构1、方位角度调整机构2、俯仰角度调整机构3、经纬仪主机机座4、经纬仪轴系5、经纬仪光学系统6、经纬仪目镜系统7、转接镜头8和面阵CCD9组成，可实现星模拟器星间角距、单星位置、单星张角和单星星等的综合高精度检测，星间角距检测精度优于0.4pixel，单星位置检测精度优于0.2pixel，单星张角检测精度优于0.2pixel，单星星等检测精度优于0.1等星。

高度调整机构1的上方设置方位角度调整机构2，方位角度调整机构2的上方设置俯仰角度调整机构3，俯仰角度调整机构3的后方设置星模拟器，星模拟器的后方设置经纬仪主机机座4，经纬仪主机机座4与经纬仪轴系5相连，经纬仪轴系5上设置经纬仪光学系统6，经纬仪光学系统6的后方设置经纬仪目镜系统7，且经纬仪光学系统6和经纬仪目镜系统7同轴，与经纬仪光学系统6光轴垂直的上方设置转接镜头8，转接镜头8的后方设置面阵CCD9。

高度调整机构1、方位角度调整机构2和俯仰角度调整机构3用于调整星模拟器的光轴，使星模拟器的光轴与经纬仪光学系统6光轴平行。其中，高度调整机构1的调节范围为±30mm，方位角度调整机构2的调节范围为±45°，俯仰角度调整机构3的调节范围为±45°。

经纬仪主机机座4用于安装经纬仪轴系5。

经纬仪轴系5用于安装经纬仪光学系统6、经纬仪目镜系统7、转接镜头8和面阵CCD9，可实现经纬仪光学系统6、经纬仪目镜系统7、转接镜头8和面阵CCD9的高精度方位角度调整和高精度俯仰角度调整。

经纬仪光学系统6用于接收来自星模拟器的星图，并高精度成像于经纬仪目镜系统7。

经纬仪目镜系统7可供人眼接收星图图像。

转接镜头8用于将经纬仪光学系统6接收的星模拟器星图成像在面阵CCD9上，且转接镜头8通过螺纹连接在经纬仪照明系统接口上，即垂直于经纬仪光学系统6光轴的上方，从而在不破坏经纬仪结构的前提下，通过附加转接镜头8和面阵CCD9，使经纬仪同时具有两种工作模式，第一种是人眼接收星图，第二种是CCD接收星图。

使用时，首先将经纬仪光学系统6的光轴调至与大地水平，然后利用高度调整机构1、方位角度调整机构2和俯仰角度调整机构3将星模拟器的光轴调至与经纬仪光学系统6的光轴重合，其次利用经纬仪光学系统6的十字分划线和经纬仪轴系5逐个瞄准星模拟器星图中的星点，最后利用经纬仪目镜系统7实现经纬仪的第一种工作模式——人眼接收星图，并利用转接镜头8和面阵CCD9实现经纬仪的第二种工作模式——CCD接收星图。

其中，经纬仪的第二种星点位置接收模式，由于利用CCD接收，所以可同时检测星模拟器的星间角距、单星位置、单星张角和单星星等。

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 (3)

1.一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置，其特征在于，

包括高度调整机构、方位角度调整机构、俯仰角度调整机构、经纬仪主机机座、经纬仪轴系、经纬仪光学系统、经纬仪目镜系统、转接镜头和面阵CCD；

所述高度调整机构的上方设置所述方位角度调整机构，所述方位角度调整机构的上方设置所述俯仰角度调整机构，所述俯仰角度调整机构的后方设置星模拟器，所述星模拟器的后方设置所述经纬仪主机机座，所述经纬仪主机机座与所述经纬仪轴系相连，所述经纬仪轴系上设置所述经纬仪光学系统，所述经纬仪光学系统的后方设置所述经纬仪目镜系统，且所述经纬仪光学系统和所述经纬仪目镜系统同轴，与所述经纬仪光学系统光轴垂直的上方设置所述转接镜头，所述转接镜头的后方设置所述面阵CCD；

所述高度调整机构、所述方位角度调整机构和所述俯仰角度调整机构用于调整所述星模拟器的光轴，使所述星模拟器的所述光轴与所述经纬仪光学系统光轴平行；

所述经纬仪主机机座用于安装所述经纬仪轴系；

所述经纬仪轴系用于安装所述经纬仪光学系统、所述经纬仪目镜系统、所述转接镜头和所述面阵CCD，可实现所述经纬仪光学系统、所述经纬仪目镜系统、所述转接镜头和所述面阵CCD的高精度方位角度调整和高精度俯仰角度调整；

所述经纬仪光学系统用于接收来自所述星模拟器的星图，并高精度成像于所述经纬仪目镜系统；

所述经纬仪目镜系统可供人眼接收星图图像；

所述转接镜头用于将所述经纬仪光学系统接收的所述星模拟器星图成像在所述面阵CCD上，且所述转接镜头通过螺纹连接在经纬仪照明系统接口上，即垂直于所述经纬仪光学系统光轴的上方，从而在不破坏经纬仪结构的前提下，通过附加所述转接镜头和所述面阵CCD，使所述经纬仪同时具有两种工作模式，第一种是人眼接收星图，第二种是CCD接收星图。

2.根据权利要求1所述的一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置，其特征在于，

所述高度调整机构的调节范围为±30mm，所述方位角度调整机构的调节范围为±45°，所述俯仰角度调整机构的调节范围为±45°。

3.根据权利要求1所述的一种用于星模拟器的多参数高精度星图检测装置，其特征在于，

具体的，应首先将所述经纬仪光学系统的所述光轴调至与大地水平，然后利用所述高度调整机构、所述方位角度调整机构和所述俯仰角度调整机构将所述星模拟器的所述光轴调至与所述经纬仪光学系统的所述光轴重合，其次利用所述经纬仪光学系统的十字分划线和所述经纬仪轴系逐个瞄准所述星模拟器星图中的星点，最后利用所述经纬仪目镜系统实现所述经纬仪的所述第一种工作模式——人眼接收星图，并利用所述转接镜头和所述面阵CCD实现所述经纬仪的所述第二种工作模式——CCD接收星图。

Images