CN109459062B - 星敏感器外场观星系统 - Google Patents

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Abstract

星敏感器外场观星系统，属于星敏感器外场观星技术领域，为了满足星敏感器性能的外场测试与评估的需求。本发明的光源系统、两个平面反射镜系统、星敏感器垂直起降系统和星敏感器均设置在观星站内；观星站开有天窗；光源系统为太阳模拟器，用于发射光束；第一平面反射镜系统用于对光束进行反射，形成反射光；第二平面反射镜系统用于折转反射光，将反射光以不同的天顶角入射到星敏感器；星敏感器垂直起降系统用于承载星敏感器，并保证不同型号的星敏感器的遮光罩入光口所在平面均处于同一水平高度；天窗用于作为模拟星敏感器外场性能测试时星敏感器视场指向真实星空。有益效果为避免了背景杂光的二次污染，测试效果理想，效率及可靠性高。

Description

星敏感器外场观星系统
技术领域
本发明属于星敏感器外场观星技术领域。
背景技术
作为光测设备的星敏感器以往仅用于卫星、宇宙飞船、火箭等空间航天器的导航。近年来，随着星惯组合导航技术的不断发展，星敏感器导航技术正由单纯的空间应用逐渐向更广泛的近地面领域发展，诸如远程战略轰炸机、临界空间飞行器、军舰等平台上尝试应用星敏感器技术，通过星惯联合制导或者星光制导的方式提升导航的精度和可靠性，进而提高飞机、舰船、导弹等武器系统的战场生存能力。随着应用需求领域的不断扩大，对产品检测也提出了越来越严格的要求。因此，迫切需要开展星敏感器整机性能的外场测试与评估研究。
发明内容
本发明的目的是为了满足星敏感器性能的外场测试与评估的需求，提出了一种星敏感器外场观星系统。
本发明所述的星敏感器外场观星系统包括光源系统、第一平面反射镜系统、第二平面反射镜系统、星敏感器垂直起降系统、天窗系统和观星站；
所述光源系统、第一平面反射镜系统、第二平面反射镜系统、星敏感器垂直起降系统和星敏感器均设置在观星站内；
观星站的顶端开有天窗；
所述光源系统为太阳模拟器，用于发射光束；
所述第一平面反射镜系统，用于对光源系统发射的光束进行反射，形成反射光；
所述第二平面反射镜系统，用于折转反射光，将反射光以不同的天顶角入射到星敏感器遮光罩的入光口处；
星敏感器垂直起降系统，用于承载星敏感器，并保证不同型号的星敏感器的遮光罩入光口所在平面均处于同一水平高度；
所述天窗用于作为模拟星敏感器外场性能测试时星敏感器视场指向真实星空。
本发明所述的星敏感器外场观星系统的工作原理为：测试时，天窗开启，星空背景透过天窗并充满星敏感器视场；光源系统发射的光束经第一平面反射镜系统反射后入射到第二平面反射镜系统，经第二平面反射镜系统折转后的光束以不同的天顶角入射到星敏感器遮光罩入光口处，其中，第一平面反射镜系统中平面反射镜仅做旋转变化，第二平面反射镜系统中平面反射镜既在水平方向做平移运动又做旋转变化；星敏感器垂直起降系统用于承载星敏感器，并通过控制星敏感器垂直起降系统在竖直方向运动，以方便校准星敏感器整机的初始位置，实现不同型号星敏感器遮光罩入光口所在平面均保持在同一水平高度；星敏感器测试过程中，在第一平面反射镜系统及第二平面反射镜系统相关系统软件的控制下，驱动第一平面反射镜系统中平面反射镜进行旋转运动及第二平面反射镜系统中平面反射镜进行旋转与平移运动，以实现背景光照方向的调整。
本发明的有益效果是：测试时，星敏感器视场始终指向真实星空，避免了背景杂光的二次污染，测试效果理想；满足了星敏感器不同测试角度的需求；第一平面反射镜系统、第二平面反射镜系统、星敏感器垂直起降系统均可由计算机自动控制，效率及可靠性高；通过对星敏感器性能的外场测试与评估，一方面可为现阶段研制的星敏感器产品的定型鉴定提供测试手段，另一方面可为未来新型星敏感器产品的性能优化设计提供理论方法与技术支持。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的星敏感器外场观星系统的俯视结构示意图；
图2为具体实施方式一中去除观星站的星敏感器外场观星系统结构示意图；
图3为具体实施二中第一平面反射镜系统的结构示意图；
图4为具体实施四中第二平面反射镜系统的结构示意图；
图5为具体实施五中星敏感器垂直起降系统的结构示意图；
图6为具体实施六中星敏感器的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的星敏感器外场观星系统包括光源系统1、第一平面反射镜系统2、第二平面反射镜系统3、星敏感器垂直起降系统4、天窗系统6和观星站7；
所述光源系统1、第一平面反射镜系统2、第二平面反射镜系统3、星敏感器垂直起降系统4和星敏感器5均设置在观星站7内；星敏感器5为被测试对象；
观星站7的顶端开有天窗6；
所述光源系统1为太阳模拟器，用于发射光束；
所述第一平面反射镜系统2，用于对光源系统1发射的光束进行反射，形成反射光；
所述第二平面反射镜系统3，用于折转反射光，将反射光以不同的天顶角入射到星敏感器5遮光罩的入光口处；
星敏感器垂直起降系统4，用于承载星敏感器5，并保证不同型号的星敏感器5的遮光罩入光口所在平面均处于同一水平高度；
所述天窗6用于作为模拟星敏感器5外场性能测试时星敏感器视场指向真实星空。
在本实施方式中，天窗6为长方形，但不限于长方形；天窗6为电控平移单开式；天窗6的四周边缘处具有一定大小的坡度，便于排水；天窗6具有隔热保温功能。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的星敏感器外场观星系统进一步限定，在本实施方式中，所述第一平面反射镜系统2包括一号平面反射镜8、一号旋转台9、直角固定架10、一号直角架11和一号光学平台12；
所述一号直角架11的一个直角边侧固定在一号光学平台12上；
所述直角固定架10固定在一号直角架11的顶端；
所述一号旋转台9竖直设置在直角固定架10的侧壁上；
所述一号平面反射镜8夹持并固定于一号旋转台9的中心旋转处，保证一号平面反射镜8的旋转中心线与一号旋转台9的旋转中心线重合。一号平面反射镜8的旋转平面位于竖直方向。
在本实施方式中，直角固定架10、一号直角架11和一号光学平台12均属于承载支撑结构，一号平面反射镜8用于对光源系统1发射的光束进行反射，形成反射光；一号旋转台9在相关系统软件控制下实现自动旋转，进而带动一号平面反射镜8旋转，以便满足测试需求。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的星敏感器外场观星系统进一步限定，在本实施方式中，光源系统1的光束中心线与一号平面反射镜8的旋转中心线处于同一水平面上。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的星敏感器外场观星系统进一步限定，在本实施方式中，所述第二平面反射镜系统3包括二号平面反射镜13、二号旋转台14、直角固定块15、二号直角架16、平移龙门架17、一号直线导轨18和二号直线导轨19；
所述一号直线导轨18和二号直线导轨19平行设置在水平面上；
所述平移龙门架17的底端同时设置在一号直线导轨18和二号直线导轨19上，并且平移龙门架17水平移动的方向为沿着一号直线导轨18和二号直线导轨19铺设的方向；
所述二号直角架16的一个直角边侧固定在平移龙门架17的顶面上；
所述直角固定块15水平固定在一号直角架11的顶端；
所述二号旋转台14竖直贴合在直角固定块15的侧壁上；
所述二号平面反射镜13夹持并固定于二号旋转台14的中心旋转处，保证二号平面反射镜13的旋转中心线与二号旋转台14的旋转中心线重合。二号平面反射镜13的旋转平面位于竖直方向。
在本实施方式中，二号平面反射镜13用于折转反射光，将反射光以不同的天顶角入射到星敏感器5遮光罩的入光口处；一号直线导轨18和二号直线导轨19用于作为平移龙门架17的导向装置，通过控制系统控制平移龙门架17平移，间接实现二号平面反射镜13的平移，二号旋转台14在相关系统软件控制下实现自动旋转，进而带动二号平面反射镜13旋转，以便满足测试需求。
具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的星敏感器外场观星系统进一步限定，在本实施方式中，所述星敏感器垂直起降系统4包括三号直角架20、载重平移台21、四号直角架22和二号光学平台23；
所述三号直角架20的一个直角边侧固定在二号光学平台23上；
所述载重平移台21通过滑道竖直固定在三号直角架20的另一个直角边侧；
所述四号直角架22的一个直角边侧竖直固定在载重平移台21上，其另一个直角边侧处于水平平面，并用于承载星敏感器5。
在本实施方式中，通过控制软件驱动载重平移台21在竖直方向运动，以方便校准星敏感器5的初始位置，实现不同型号星敏感器遮光罩入光口所在平面均保持在同一水平高度。
具体实施方式六：结合图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的星敏感器外场观星系统进一步限定，在本实施方式中，敏感器5包括底座5-1和遮光罩5-2；
所述遮光罩5-2设有入光口5-3；入光口5-3位于遮光罩5-2的顶端；
所述底座5-1固定在垂直起降系统4上。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的星敏感器外场观星系统进一步限定，在本实施方式中，观星站7为长方体，并且该长方体的长宽高依次为6650mm、5550mm和3900mm；
天窗6为长方形，该长方形的长和宽分别为5400mm和4000mm；
光源系统1的光束中心距地垂直高度为1350mm；
第二平面反射镜系统3的镜面旋转中心距地垂直高度为3500mm；
星敏感器5测试角度范围为25°至55°；星敏感器5遮光罩入光口所在平面距地高度始终为2200mm；
天窗6窗体及其固定组件高度约为400mm；
星敏感器遮光罩入光口中心、光源系统1的光束中心在观星站7地面上的投影均落于天窗6长方形开口对角线在观星站7地面的投影上。

Claims (6)

1.星敏感器外场观星系统，该观星系统包括光源系统（1）、第一平面反射镜系统（2）、第二平面反射镜系统（3）、星敏感器垂直起降系统（4）、天窗（6）和观星站（7）；
所述光源系统（1）、第一平面反射镜系统（2）、第二平面反射镜系统（3）、星敏感器垂直起降系统（4）和星敏感器（5）均设置在观星站（7）内；
观星站（7）的顶端开有天窗（6）；
所述光源系统（1）为太阳模拟器，用于发射光束；
所述第一平面反射镜系统（2），用于对光源系统（1）发射的光束进行反射，形成反射光；
所述第二平面反射镜系统（3），用于折转反射光，将反射光以不同的天顶角入射到星敏感器（5）遮光罩的入光口处；
星敏感器垂直起降系统（4），用于承载星敏感器（5），并保证不同型号的星敏感器（5）的遮光罩入光口所在平面均处于同一水平高度；
所述天窗（6）用于作为模拟星敏感器（5）外场性能测试时星敏感器视场指向真实星空；
其特征在于，所述第一平面反射镜系统（2）包括一号平面反射镜（8）、一号旋转台（9）、直角固定架（10）、一号直角架（11）和一号光学平台（12）；
所述一号直角架（11）的一个直角边侧固定在一号光学平台（12）上；
所述直角固定架（10）固定在一号直角架（11）的顶端；
所述一号旋转台（9）竖直设置在直角固定架（10）的侧壁上；
所述一号平面反射镜（8）夹持并固定于一号旋转台（9）的中心旋转处，保证一号平面反射镜（8）的旋转中心线与一号旋转台（9）的旋转中心线重合。
2.根据权利要求1所述的星敏感器外场观星系统，其特征在于，光源系统（1）的光束中心线与一号平面反射镜（8）的旋转中心线处于同一水平面上且相互垂直。
3.根据权利要求1所述的星敏感器外场观星系统，其特征在于，所述第二平面反射镜系统（3）包括二号平面反射镜（13）、二号旋转台（14）、直角固定块（15）、二号直角架（16）、平移龙门架（17）、一号直线导轨（18）和二号直线导轨（19）；
所述一号直线导轨（18）和二号直线导轨（19）平行设置在水平面上；
所述平移龙门架（17）的底端同时设置在一号直线导轨（18）和二号直线导轨（19）上，并且平移龙门架（17）水平移动的方向为沿着一号直线导轨（18）和二号直线导轨（19）铺设的方向；
所述二号直角架（16）的一个直角边侧固定在平移龙门架（17）的顶面上；
所述直角固定块（15）水平固定在一号直角架（11）的顶端；
所述二号旋转台（14）竖直贴合在直角固定块（15）的侧壁上；
所述二号平面反射镜（13）夹持并固定于二号旋转台（14）的中心旋转处，保证二号平面反射镜（13）的旋转中心线与二号旋转台（14）的旋转中心线重合。
4.根据权利要求1所述的星敏感器外场观星系统，其特征在于，所述星敏感器垂直起降系统（4）包括三号直角架（20）、载重平移台（21）、四号直角架（22）和二号光学平台（23）；
所述三号直角架（20）的一个直角边侧固定在二号光学平台（23）上；
所述载重平移台（21）通过滑道竖直固定在三号直角架（20）的另一个直角边侧；
所述四号直角架（22）的一个直角边侧竖直固定在载重平移台（21）上，其另一个直角边侧处于水平平面，并用于承载星敏感器（5）。
5.根据权利要求1所述的星敏感器外场观星系统，其特征在于，星敏感器（5）包括底座（5-1）和遮光罩（5-2）；
所述遮光罩（5-2）设有入光口（5-3）；入光口（5-3）位于遮光罩（5-2）的顶端；
所述底座（5-1）固定在星敏感器垂直起降系统（4）上。
6.根据权利要求1所述的星敏感器外场观星系统，其特征在于，观星站（7）为长方体，并且该长方体的长宽高依次为6650mm、5550mm和3900mm；
天窗（6）为长方形，该长方形的长和宽分别为5400mm和4000mm；
光源系统（1）的光束中心距地垂直高度为1350mm；
第二平面反射镜系统（3）的镜面旋转中心距地垂直高度为3500mm；
星敏感器（5）测试角度范围为25°至55°；星敏感器（5）遮光罩入光口所在平面距地高度始终为2200mm；
天窗（6）窗体及其固定组件高度为400mm；
星敏感器遮光罩入光口中心、光源系统（1）的光束中心在观星站（7）地面上的投影均落于天窗（6）长方形开口对角线在观星站（7）地面的投影上。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102426026A (zh) * 2010-10-22 2012-04-25 长春理工大学 星模拟器及星敏感器地面标定设备
CN105890625A (zh) * 2016-04-05 2016-08-24 北京控制工程研究所 一种基于碳纳米管遮光罩的星敏感器的杂光测试方法
CN106289323A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 上海航天控制技术研究所 星敏感器抗杂散光测试用的光学结构工装及测试方法
CN106918349A (zh) * 2016-11-22 2017-07-04 上海航天控制技术研究所 星敏感器在轨相对安装误差标定系统及标定补偿方法
CN106949907A (zh) * 2017-03-27 2017-07-14 上海航天控制技术研究所 一种舷窗式星敏系统测试方法
CN107270939A (zh) * 2017-06-20 2017-10-20 上海航天控制技术研究所 一种星敏感器相对安装标定方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102426026A (zh) * 2010-10-22 2012-04-25 长春理工大学 星模拟器及星敏感器地面标定设备
CN105890625A (zh) * 2016-04-05 2016-08-24 北京控制工程研究所 一种基于碳纳米管遮光罩的星敏感器的杂光测试方法
CN106289323A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 上海航天控制技术研究所 星敏感器抗杂散光测试用的光学结构工装及测试方法
CN106918349A (zh) * 2016-11-22 2017-07-04 上海航天控制技术研究所 星敏感器在轨相对安装误差标定系统及标定补偿方法
CN106949907A (zh) * 2017-03-27 2017-07-14 上海航天控制技术研究所 一种舷窗式星敏系统测试方法
CN107270939A (zh) * 2017-06-20 2017-10-20 上海航天控制技术研究所 一种星敏感器相对安装标定方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
深空自主导航光学敏感器及其验证;郝云彩，等;《空间控制技术与应用》;20120630;第38卷(第3期);正文第5-10页 *

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