CN112833911A - 一种高精度星间角距的天区恒星模拟器及其标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度星间角距的天区恒星模拟器及其标定方法，以解决现有天区恒星模拟器存在单星模拟组件装调难度大、工作效率低及星点角距稳定性差的技术问题。该天区恒星模拟器包括控制系统、安装底座、二维调节机构、支撑结构、多个单星模拟组件及对准组件；支撑结构的工作面为球面结构，多个单星模拟组件固定在支撑结构的工作面上；单星模拟组件包括镜筒、安装法兰、物镜框、双光楔镜框及双光楔光学元件、星点板结构及后罩。标定方法为：将安装底座与支撑结构调平；安装单星模拟组件；测量单星模拟组件的方位角和俯仰角；调节双光楔镜框旋转角度；使多星光轴交汇点与转台的转心重合；确认中心恒星光轴与水平面平行。

Description

一种高精度星间角距的天区恒星模拟器及其标定方法
技术领域
本发明涉及一种星模拟器，具体涉及一种高精度星间角距的天区恒星模拟器及其标定方法。
背景技术
天区恒星模拟器的功能是模拟某个指定天区内恒星实际的位置分布和星等情况，配合以高精度位置转台，能够实现大视场星敏感器的高精度静态和动态精度测试。大视场多星模拟器多个模拟恒星之间的角距精度及稳定性是重点关注的指标，通常要求在10″以内。
天区恒星模拟器要求天区内所有星点相对中心恒星在oym轴和ozm轴两个方向上角距误差均不大于3″，角秒级的要求仅通过加工精度是无法保证的，在工程实现上也不可行，因此存在调节环节是必须的。通常可供选择的调节方式包括单星模拟组件整体二维角度调节、星点板二维平移调节、通过光学的方法实现出射光束指向精确调节等。
单星模拟组件整体二维角度调节可采用两种方式实现，一种是在单星模拟组件安装法兰处安装楔块，二是设计二维角度调节机构；前者在调节光束精确指向时极其不便，会导致装调工作效率极低，难以完成，后者则一是增加结构复杂度，大大降低整个设备的结构稳定性，二是考虑单星模拟组件相互之间间距较小，实际上几乎无法增加调节机构，三是即使能够实现，要实现1″的角度调节分辨率也存在一定的困难。
采用星点板二维平移调节则是利用光学系统存在一定视场的原理，通过星点板沿垂直于光轴方向进行二维位移调节，实现出射光束精确指向的调节。但这种方式调节，也存在较多的问题，一是当所有单星模拟组件安装到支撑结构上时，单星模拟组件的后段空间较小，还有许多电缆连接，调节非常不便，且实现1″的光束指向调节分辨率需要星点板的二维平移调节分辨率不大于1.9μm，实现起来难度较大，另外如采用紧定螺钉对顶的调节形式，会存在较大的装调应力，在释放装调应力时不利于星点角距的稳定性。
发明内容
本发明的目的是解决现有天区恒星模拟器存在单星模拟组件装调难度大、工作效率低，而且装调应力导致星点角距稳定性差的技术问题，提出一种高精度星间角距的天区恒星模拟器及其标定方法，调节方便，标定精度高，结构稳定性好。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高精度星间角距的天区恒星模拟器，包括控制系统和多个单星模拟组件5，所述单星模拟组件5用于模拟单个无穷远的恒星目标，其特殊之处在于：
还包括安装底座1、设置在安装底座1上的二维调节机构2以及设置在二维调节机构2上的支撑结构3；
所述安装底座1上设置有调平和升降机构，用于实现天区恒星模拟器的调平及升降；
所述二维调节机构2用于实现支撑结构3的一维旋转和一维平移；
所述支撑结构3的工作面为球面结构，且设置有与所述多个单星模拟组件5相对应的法兰底座；
所述单星模拟组件5包括镜筒52、设置在镜筒52中部的安装法兰51、设置在镜筒52前方的物镜镜框54及镜框内的准直物镜、设置在物镜镜框54前方且能沿光轴旋转的双光楔镜框53及镜框内的双光楔光学元件、设置在镜筒52后方的星点板安装结构55及星点板安装结构55内的星点板，以及设置在星点板安装结构55后方的光源组件及后罩56；
所述双光楔镜框53用于精确调节准直物镜输出光束的指向；
所述多个单星模拟组件5通过各自的安装法兰51固定在支撑结构3的工作面的相应的法兰底座上，且保持与指定天区内的真实恒星相同的角距分布。
进一步地，还包括设置在支撑结构3工作面上的至少3个对准组件4，用于辅助实现多个单星模拟组件5的光轴交汇点与转台转心的重合。
进一步地，为了方便对准调节，所述双光楔镜框53的两镜框上均设置有刻度，分别为标尺刻度和游标刻度。
进一步地，所述双光楔镜框53上的标尺刻度间隔为10mm，游标刻度间隔为1mm，保证对准调节精度。
进一步地，所述对准组件4包括法兰盘41、设置在法兰盘41上的壳体42、设置在壳体42内的激光光源，以及设置在壳体42顶面中心位置的出光孔43；所述对准组件4通过法兰盘41与支撑结构3的工作面连接。
同时，本发明还提出上述高精度星间角距的天区恒星模拟器的标定方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1、将安装底座安装在隔振地基上，通过调整安装底座底部调平楔块机构使安装底座保持水平和一定高度；
步骤2、将二维调节机构固定在安装底座上，并调整二维调节机构旋转轴线的垂直度满足误差要求；
步骤3、在二维调节机构上安装支撑结构，通过支撑结构上的水平组件以及底部的调平机构实现支撑结构的调平；
步骤4、在支撑结构上逐个安装单星模拟组件；其中，安装中心位置单星模拟组件时，通过反射工装将其出射光束指向与支撑结构上相应的法兰底座法线装调至同轴；
步骤5、旋转二维调整机构，将支撑结构旋转至避开转台位置，在多个单星模拟组件光轴交汇位置处架设自准直经纬仪，测量各个单星模拟组件的方位角和俯仰角；
步骤6、根据所测量的方位角和俯仰角，解算每个单星模拟组件双光楔需要调整到位的刻度值，调节每个单星模拟组件双光楔镜框的相对旋转角度和整体旋转角度；
步骤7、将天区恒星模拟器旋转至面向转台位置，在转台上架设转心指示工装，通过二维调节结构使多个单星模拟组件光轴交汇点与转台的转心重合；
步骤8、用水准仪对中心恒星单星模拟组件光轴进行测量，确认该光轴与水平面平行，完成标定。
进一步地，步骤4中，所述在支撑结构上逐个安装单星模拟组件具体为：从中间开始左右对称进行，保持支撑结构和已经安装的单星模拟组件整体质心在旋转机构的旋转轴上。
进一步地，为了辅助实现天区恒星模拟器的多个单星模拟组件光轴交汇点与转台转心的重合，步骤5中，还包括调整对准组件发出的光束指向多个单星模拟组件光轴交汇位置的步骤；步骤7中，还包括观察对准组件发出的交叉光束点，通过二维调节结构使其与转台的转心重合的步骤。
进一步地，步骤6中，所述解算每个单星模拟组件双光楔需要调整到位的刻度值具体为：将所测量的各星模拟组件方位角和俯仰角，在球坐标系
Figure BDA0002873012850000041
中解算出相对于中心位置单星模拟组件的方位角θ′m和俯仰角
Figure BDA0002873012850000042
然后与各单星模拟组件方位角θm和俯仰角
Figure BDA0002873012850000043
标称值进行比较，最终解算每个单星模拟组件双光楔需要调整到位的刻度值。
进一步地，为了达到标定精度要求，步骤2中，二维调节机构旋转轴线的垂直度误差要求为不大于15″；步骤4中，出射光束指向与支撑结构上相应的法兰底座法线的同轴度误差要求为不大于5″；步骤8中，光轴与水平面平行的误差要求为夹角不大于10″。
本发明的有益效果是：
1)本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器基本组成为安装底座、二维调节机构、单星模拟组件、对准组件、支撑结构以及控制系统的电控系统、控制计算机以及控制软件等，分布的视场约20°×40°，模拟星等0Mv～6Mv，其光轴汇集的中心与转台的转心重合，能够实现大视场星敏感器的静态和动态精度测试。
2)本发明采用一种球面铸铁支撑结构，用于安装单星模拟模拟器，其法兰底座中心垂线指向球心，保障加工后指向精度达到2′，然后结合双光楔光路调节方式，使天区恒星模拟器其他星模拟器与中心星敏感器的方位角和俯仰角误差均在±3″内，提出了一种快速有效解决装调与精度可实现的工程方案。
3)本发明通过优化天区恒星模拟器的支撑结构设计、加工工艺、装配工艺使安装了单星模拟模拟器的天区恒星模拟器稳定性达到1.5″以内，温度适应性为25℃±5℃，极大降低实验室温度变化对光轴指向变化影响。
4)本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器的调平机构、二维调节机构、对准组件等，使天区恒星模拟器的所有星模拟器光束中心会聚误差控制在Φ2mm以内。
5)本发明通过二维调节机构、对准组件解决了转台中心受尺寸空间限制不能或难以架设经纬仪进行标定的难题。
附图说明
图1为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器的模拟系统结构原理图；
图2为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器结构组成示意图；
图3为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器中单星模拟组件结构图；
图4为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器中单星模拟组件的双光楔镜框示意图；
图5为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器中对准组件示意图；
图6为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器的中心恒星模拟器(中心位置的单星模拟组件)和对准组件在支撑结构上的安装位置以及在直角坐标系O-XmYmZm中的位置；
图7为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器的直角坐标系O-XmYmZm与球坐标系
Figure BDA0002873012850000051
的关系示意图。
附图标记说明：
1-安装底座，2-二维调节机构，3-支撑结构，4-对准组件，41-法兰盘，42-壳体，43-出光孔，5-单星模拟组件，51-安装法兰，52-镜筒，53-双光楔镜框，54-物镜镜框，55-星点板安装结构，56-后罩，6-控制计算机。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
1、系统组成
天区恒星模拟器的系统结构原理如图1所示，模拟天区恒星阵列的功能是模拟某个指定天区内恒星实际的位置分布和星等情况，其光轴汇集的中心与转台的转心重合，能够实现大视场星敏感器的静态和动态精度测试。本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器的结构组成如图2所示，包括安装底座1(包含调平楔块机构)、二维调节机构2、单星模拟组件5、对准组件4、支撑结构3和控制系统，控制系统包括电控系统、控制计算机6以及控制软件等。
单星星模组件安装在支撑结构3上，保持高精度的角度稳定性；支撑结构3安装在二维调节机构2上，使支撑结构3及其上安装的单星模拟组件5能够实现一维旋转和一维平移功能，方便与转台中心的对准以及角度标定；安装底座1放置在现场的隔振地基上，二维调节机构2、支撑结构3以及单星模拟组件5均安装在其上。
安装底座1是整个天区恒星模拟器的基座，通过调平楔块机构能够实现高精度的调平功能以及其他功能组件的整体升降，使二维调整机构的旋转轴与水平面垂直，最终使模拟天区的单星模拟组件5的光轴与保持在通过转台转心的水平面内。
二维调节机构2用于实现单星模拟组件5以及支撑结构3的一维旋转和一维平移调节，其一维旋转机构采用圆形旋转导轨结构。二维调节机构2方便单星模拟组件5光轴汇集的中心与转台的转心保持重合，也便于标定测试。
单星模拟组件5用于模拟单个无穷远的恒星目标，在本方案中该组件共有60多个，这60多个单星模拟组件5保持与指定天区内的真实恒星相同的角距分布，模拟真实的恒星星等，并且可根据不同星敏感器探测到的仪器星等存在的差别，通过控制软件调节单星模拟组件5的亮度，尽量接近实际观星测量的效果。单星模拟组件5上设计有双光楔，在现场安装时，根据测量设备给出的角度测量数据，精确地在线调节单星模拟组件5输出光束的指向，该设计能够大大降低调节各模拟星点相对于中心恒星星点角距的工作量，并且具有非常高的稳定性。
单星模拟组件5的结构设计如图3所示，由双光楔镜框53、物镜镜框54、镜筒52、安装法兰51、星点板安装结构55以及后罩56组成。
双光楔镜框53用于安装双光楔光学元件，两镜框能够沿光轴旋转，以实现平行光出射角度的精确调整，物镜镜框54用于安装准直物镜。
如图4所示，双光楔镜框53表面设计有刻度，标尺刻度间隔为10mm，游标刻度间隔为1mm，旋转双光楔时方便对准用。
支撑结构3是单星模拟组件5的安装基准，使单星模拟组件5之间保持高精度的角距，整体保持高度的稳定性。支撑结构3下部设计有调平结构，用于调整整个支撑结构3的水平状态，使单星模拟组件5的指向满足一定的要求。另外，在支撑结构3上设计有至少3个对准组件4，用于指示单星模拟组件5光轴汇集的中心，在与转台转心对准的操作过程提供方便。支撑结构3采用铸铁材料铸造而成，结构稳定性以及温度适应性较好。
对准组件4如图5所示，包括法兰盘41、设置在法兰盘41上的壳体42、设置在壳体42内的激光光源，以及设置在壳体42顶面中心位置的出光孔43。用于辅助实现天区恒星模拟器的多星光轴交汇点与转台转心的重合，使用时需要在转台上安装相应的工装。图6为本发明高精度星间角距的天区恒星模拟器的中心恒星模拟器(中心位置的单星模拟组件5)和对准组件4在支撑结构3上的安装位置以及在直角坐标系O-XmYmZm中的位置，图7为直角坐标系O-XmYmZm与球坐标系
Figure BDA0002873012850000071
的位置关系。
控制计算机6用于控制单星模拟组件5的相关参数，可根据不同的星敏感器光谱响应情况调节这些参数，以模拟指定天区能恒星明暗的情况。
软件的功能是通过人机界面交互操作实现对指定天区内单星模拟组件5模拟亮度的控制，尽量接近于星敏感器所观测到的真实情况，最终提高大视场星敏感器在静态和动态条件下的测试精度。
2、星间角距调试原理
天区恒星模拟器要求天区内所有星点相对中心恒星在oym轴和ozm轴两个方向上角距误差均不大于3″，本发明采用双光楔进行出射光束指向精确调节。一是出射光束指向调节分辨率高，指向调节分辨率最差时也能达到1.28″，在一定区域内的能够达到1″甚至是0.5″以下；二是标定调节非常方便，双光楔安装在单星模拟组件5的前端，通过旋转就能完成调节，且双光楔镜框53表面刻有标尺，可根据各单星模拟组件5相对于模拟天区的角距测量数据，编制Excel程序实现双光楔对准刻度的解算，根据解算出的对准刻度数据调节双光楔相对旋转角度以及整体角度，估计每个单星模拟组件5经过最多2次调节即可满足要求的角距精度，这样能大大提高角度标定的效率；三是非常稳定可靠，这是由双光楔的工作原理决定的，双光楔通过旋转实现出射光束指向的精确调节，双光楔相对于光轴的平移以及倾斜均不影响出射光束的指向，只有当双光楔发生相对旋转或整体旋转时才会对出射光束的指向产生影响，平常使用中不存在使其发生旋转改变的风险因素，且双光楔的装配和调节基本不存在装配应力，所以出射光束指向非常稳定可靠。
3、关键指标误差分析
1)角距误差
采用LEICA的5100A自准直经纬仪进行天区恒星模拟器的两个方向的角度标定，首先需要确认标定设备的测量误差，根据经纬仪测量的原理，其测量误差主要由码盘误差、视轴误差以及瞄准误差构成。根据5100A的说明书，其码盘误差为0.5″。单次瞄准精度约为2″，通过多次测量可将单次瞄准精度降低至1.5″，以上均为随机误差，因此，在多次测量的前提下，5100A自准直经纬仪在方位角或俯仰角的测量误差约为
Figure BDA0002873012850000081
可以满足标定精度要求。严格地讲，若由5100A自准直经纬仪测量的方位角或俯仰角与真值相减的结果在±1.42秒范围内，即可满足方位角和俯仰角误差均在±3″内的技术要求。
2)光束中心会聚误差
根据光束中心会聚误差的定义，该误差主要与单星模拟组件5的指向误差、支撑基座上的法兰底座孔的加工位置误差以及出射平行光与镜筒52的安装法兰51不同轴有一定关系。单星模拟组件5的指向误差在角秒量级，引入的光束中心会聚误差可以忽略；支撑基座上法兰底座孔的加工位置误差不会大于0.2mm，出射平行光与镜筒52的安装法兰51不同轴不大于0.2mm，考虑一定余量的情况下，光束中心会聚误差不会大于1mm，即所有单星模拟组件5出射平行光束中心在Φ2mm的圆内。这是由加工精度、装配精度以及单星模拟组件5空间角度关系所决定的，可由设计结果保证。
3)平行度误差
根据技术要求，要求单星模拟的平行度要求不大于4″，据此利用Zemax的宏命令编制程序计算不同温度环境下光学系统的出射光束平行度。根据分析结果，20℃时，带入公差的100个蒙特卡罗实例其中7个平行度超差，25℃时4个超差，30℃时4个超差，平行度的平均误差约为2.3″，合格率不小于为93％。考虑到存在测量误差以及留一定设计余量，平行度的指标确定为优于4″，且能满足25℃±5℃的工作温度要求。
4)稳定性误差
影响光轴稳定性的因素包括设计因素、加工因素、装调因素以及外部因素。设计因素指的是结构设计不合理导致局部应力过大，本项目中主要是由于设备自重较大，结构设计不合理会导致接触压力较大的位置产生较大的应力，一旦支撑受力改变，应力就会释放并同时产生形变；加工因素指的是加工过程中引起的加工应力过大，在完成加工后应力会得部分释放，从而结构发生形变；装调因素指的是在设备装调过程中，装配应力较大，应力逐步释放的过程会引起形变；外部因素指的是外部环境包括温度、振动等会影响结构稳定，最终影响光轴稳定性。
对于设计因素可能导致的光轴变化问题，可以通过对设计结果进行力学仿真，分析接触应力情况，优化结构设计，例如增大接触面积，在安装底座1和支撑结构3上增加加强筋的设计，使应力分布更为合理，不存在应力集中的现象。安装底座1和支撑结构3均采用铸铁材料铸造而成，铸造后的应力本身就较小，且铸铁材质较为脆，加工应力也较小，结构相对稳定得多。
对于加工因素，注意增加加工过程中的人工时效工艺，使加工应力能够得到较为充分的释放。像单星模拟组件5中的镜筒52，采用45号钢车削加工而成，需要进行相应的人工时效，以降低加工应力。
对于装调因素，主要注意尽量加少装配过程中可能引入的额外应力。例如，对支撑结构3上的法兰底座采用研磨工艺使其能够具有较高的平面度，单星模拟组件5的安装法兰51也具有较高的平面度，则在安装时安装面的形变小，引入的装配应力也较少，装配后的结构也较为稳定。另外，例如单星模拟组件5光束指向的调节采用双光楔的方式实现，这较单星模拟组件5整体调节或星点板调节的方式引入的应力形变小得多，因此结构也相对稳定得多；单星模拟组件5自身在完成装调后，进行高低温循环释放装配应力，保证结构稳定。
对于外部因素，例如温度引起的光轴变化主要考虑通过控制环境温度减少结构形变，最终保证星点角距稳定。根据分析，环境温度在25℃±5℃就能保证星点角距的稳定性在±1.14″以下。
另外，考虑到设备本身安放在隔离地基上，外部振动的影响可以忽略。
4、标定方法
1)将安装底座1安装在隔振地基上，通过调整安装底座1底部调平楔块机构使安装底座1保持水平和一定高度，使支撑结构3上安装的中心水平单星模拟器光轴高度与转台中心高度一致；
2)在圆弧导轨上安装水平测量工装，调节楔块，通过水平测量工装的测量，使圆弧导轨的旋转轴线与水平面的垂直度不大于15″；
3)在二维调节机构2上安装支撑结构3，通过支撑结构3上的水平组件以及底部的调平机构实现调平；
4)在支撑结构3上安装对准组件4和单星模拟组件5，考虑到安全问题，逐个安装单星模拟组件5时需从中间开始左右对称进行，保持支撑结构3和已经安装在其上的单星模拟组件5的整体质心在旋转机构的旋转轴上，另外在安装单星模拟组件5时采用力矩扳手使三个连接螺钉的预紧力保持相同，减小应力变形的可能。安装中心恒星单星模拟组件5时，通过反射工装直接将其出射光束指向与支撑结构3上的法兰底座法线装调至同轴度不大于5″。
5)单星模拟组件5全部安装到位后再次调节旋转导轨旋转轴线与水平面的垂直度，以及支撑结构3的水平状态(通过支撑结构3上的水平组件监视)，放置1～2天，通过自准直经纬仪监视，确认整个天区恒星模拟器结构是否趋于稳定，待稳定后再次精确调节旋转导轨旋转轴线与水平面的垂直度，以及支撑结构3的水平状态(通过水平仪测量中心恒星光轴和反射工装)；
6)将支撑结构3沿旋转导轨旋转约45°左右，避开转台位置，在多星光轴交汇位置处架设自准直经纬仪，测量各个单星模拟组件5的方位角和俯仰角，调整对准组件4发出的光束指向多星光轴交汇位置；按照图7所定义的球坐标系
Figure BDA0002873012850000101
解算出各星模拟组件相对于中心恒星单星模拟组件5的θ′m和
Figure BDA0002873012850000102
然后与其他各单星模拟组件5所需的实际角度信息θm和
Figure BDA0002873012850000103
进行比较，最终解算出每个单星模拟组件5双光楔需要调整到位的刻度值，据此调节每个单星模拟组件5双光楔的相对旋转角度和整体旋转角度即可。以上计算均可在Excel软件中编程实现。对每个单星模拟组件5需要测量6次以上，取平均值为准，另外，每次测量使均需进行正镜倒镜测量，以消除自准直经纬仪视轴与横轴之间的垂直度误差引入的高低角测量时的方位误差。
7)完成上面的标定后，将天区恒星模拟器旋转至面向转台位置，在转台上架设转心指示工装，观察对准组件4发出的交叉光束点，通过二维调节结构使多星光轴交汇点与转心重合。
8)最后用水准仪对中心恒星光轴进行测量，确认该光轴与水平面平行，要求夹角不大于10″，并监视1～2天，确认其稳定性。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并非对本发明技术方案的限制，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (10)

1.一种高精度星间角距的天区恒星模拟器，包括控制系统和多个单星模拟组件(5)，所述单星模拟组件(5)用于模拟单个无穷远的恒星目标，其特征在于：
还包括安装底座(1)、设置在安装底座(1)上的二维调节机构(2)以及设置在二维调节机构(2)上的支撑结构(3)；
所述安装底座(1)上设置有调平和升降机构，用于实现天区恒星模拟器的调平及升降；
所述二维调节机构(2)用于实现支撑结构(3)的一维旋转和一维平移；
所述支撑结构(3)的工作面为球面结构，且设置有与所述多个单星模拟组件(5)相对应的法兰底座；
所述单星模拟组件(5)包括镜筒(52)、设置在镜筒(52)中部的安装法兰(51)、设置在镜筒(52)前方的物镜镜框(54)及镜框内的准直物镜、设置在物镜镜框(54)前方且能沿光轴旋转的双光楔镜框(53)及镜框内的双光楔光学元件、设置在镜筒(52)后方的星点板安装结构(55)及星点板安装结构(55)内的星点板，以及设置在星点板安装结构(55)后方的光源组件及后罩(56)；
所述双光楔镜框(53)用于精确调节准直物镜输出光束的指向；
所述多个单星模拟组件(5)通过各自的安装法兰(51)固定在支撑结构(3)的工作面的相应的法兰底座上，且保持与指定天区内的真实恒星相同的角距分布。
2.根据权利要求1所述高精度星间角距的天区恒星模拟器，其特征在于：
还包括设置在支撑结构(3)工作面上的至少3个对准组件(4)。
3.根据权利要求1或2所述高精度星间角距的天区恒星模拟器，其特征在于：所述双光楔镜框(53)的两镜框上均设置有刻度，分别为标尺刻度和游标刻度。
4.根据权利要求3所述高精度星间角距的天区恒星模拟器，其特征在于：所述双光楔镜框(53)上的标尺刻度间隔为10mm，游标刻度间隔为1mm。
5.根据权利要求2所述高精度星间角距的天区恒星模拟器，其特征在于：所述对准组件(4)包括法兰盘(41)、设置在法兰盘(41)上的壳体(42)、设置在壳体(42)内的激光光源，以及设置在壳体(42)顶面中心位置的出光孔(43)；所述对准组件(4)通过法兰盘(41)与支撑结构(3)的工作面连接。
6.一种高精度星间角距的天区恒星模拟器的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将安装底座安装在隔振地基上，通过调整安装底座的调平和升降机构使安装底座保持水平和一定高度；
步骤2、将二维调节机构固定在安装底座上，并调整二维调节机构旋转轴线的垂直度满足误差要求；
步骤3、在二维调节机构上安装支撑结构，通过支撑结构上的水平组件以及底部的调平机构实现支撑结构的调平；
步骤4、在支撑结构上逐个安装单星模拟组件；其中，安装中心位置单星模拟组件时，通过反射工装将其出射光束指向与支撑结构上相应的法兰底座法线装调至同轴；
步骤5、旋转二维调整机构，将支撑结构旋转至避开转台位置，在多个单星模拟组件光轴交汇位置处架设自准直经纬仪，测量各个单星模拟组件的方位角和俯仰角；
步骤6、根据所测量的方位角和俯仰角，解算出每个单星模拟组件双光楔需要调整到位的刻度值，并调节每个单星模拟组件双光楔镜框的相对旋转角度和整体旋转角度；
步骤7、将天区恒星模拟器旋转至面向转台位置，在转台上架设转心指示工装，通过二维调节结构使多个单星模拟组件光轴交汇点与转台的转心重合；
步骤8、用水准仪对中心恒星单星模拟组件光轴进行测量，确认该光轴与水平面平行，完成标定。
7.根据权利要求6所述高精度星间角距的天区恒星模拟器的标定方法，其特征在于，步骤4中，所述在支撑结构上逐个安装单星模拟组件具体为：从中间开始左右对称进行单星模拟组件安装。
8.根据权利要求6所述高精度星间角距的天区恒星模拟器的标定方法，其特征在于：步骤5中，还包括调整对准组件发出的光束指向多个单星模拟组件光轴交汇位置的步骤；
步骤7中，还包括观察对准组件发出的交叉光束点，通过二维调节结构使其与转台的转心重合的步骤。
9.根据权利要求6所述高精度星间角距的天区恒星模拟器的标定方法，其特征在于，步骤6中，所述解算每个单星模拟组件双光楔需要调整到位的刻度值具体为：将所测量的各星模拟组件方位角和俯仰角，在球坐标系
Figure FDA0002873012840000031
中解算出相对于中心位置单星模拟组件的方位角θ′m和俯仰角
Figure FDA0002873012840000032
然后与各单星模拟组件方位角θm和俯仰角
Figure FDA0002873012840000033
标称值进行比较，最终解算每个单星模拟组件双光楔需要调整到位的刻度值。
10.根据权利要求6所述高精度星间角距的天区恒星模拟器的标定方法，其特征在于：
步骤2中，二维调节机构旋转轴线的垂直度误差要求为不大于15″；
步骤4中，出射光束指向与支撑结构上相应的法兰底座法线的同轴度误差要求为不大于5″；
步骤8中，光轴与水平面平行的误差要求为夹角不大于10″。
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