本發(fā)明涉及光學(xué)模擬裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，尤其是一種適用于星空背景及空間目標(biāo)寬波段的光學(xué)模擬裝置。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)星模擬器設(shè)計視場角較小，約0.2°-0.5°。星空背景模擬時，背景天幕視場較大，在使用過程均需要用轉(zhuǎn)動范圍較大的轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)推動觀測系統(tǒng)逐點(diǎn)瞄準(zhǔn)才能對準(zhǔn)星目標(biāo)，且對準(zhǔn)時對機(jī)械伺服有較高的精度要求，同時觀測效率低，高精度的系統(tǒng)完成全視場觀測任務(wù)需要長達(dá)十多分鐘甚至更長的時間。

因此，如何設(shè)計星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置的結(jié)構(gòu)，以提高觀測系統(tǒng)的可觀測范圍和瞄準(zhǔn)效率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，以提高觀測系統(tǒng)的可觀測范圍和瞄準(zhǔn)效率。

本發(fā)明提出的一種星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，包括安裝架、設(shè)置在所述安裝架上的星模擬器和目標(biāo)模擬器、與所述星模擬器和目標(biāo)模擬器連接的電源控制系統(tǒng)，所述安裝架用于構(gòu)建星空和目標(biāo)運(yùn)行環(huán)境，所述電源控制系統(tǒng)用于控制所述星模擬器和目標(biāo)模擬器輸出不同的照度和/或光譜，且所述星模擬器和/或目標(biāo)模擬器的視場角大于0.8°。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述星模擬器包括主鏡組、次鏡組及光源，所述主鏡組及次鏡組分別位于所述光源的兩側(cè)，所述光源產(chǎn)生的光依次經(jīng)過所述主鏡組、次鏡組后得到平行光射出；和/或，

所述目標(biāo)模擬器包括主鏡組、次鏡組及光源，所述主鏡組及次鏡組分別位于所述光源的兩側(cè)，所述光源產(chǎn)生的光依次經(jīng)過所述主鏡組、次鏡組后得到平行光射出。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述主鏡組偏轉(zhuǎn)第一預(yù)定角度后匯聚到所述次鏡組，再經(jīng)過所述次鏡組偏轉(zhuǎn)第二預(yù)定角度后得到平行光。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述光源包括溴鎢燈、散熱孔、散熱風(fēng)扇、防漏光層及聚光鏡。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述星模擬器和/或目標(biāo)模擬器的光譜范圍為：0.38μm-0.7μm，0.9μm-2.5μm；和/或，

所述星模擬器和/或目標(biāo)模擬器的視場角為1°；和/或，

所述星模擬器和/或目標(biāo)模擬器的焦距為650mm；和/或，

所述星模擬器和/或目標(biāo)模擬器的帶通濾波范圍為1290±50nm；和/或，

所述星模擬器的出瞳直徑為50mm，所述目標(biāo)模擬器的出瞳直徑為70mm。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述安裝架設(shè)置有水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和/或豎直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，還包括探測載荷模擬器，所述探測載荷模擬器與所述安裝架相對設(shè)置，所述探測載荷模擬器用于對設(shè)置有星模擬器和目標(biāo)模擬器的安裝架成像，以輸出可見光或紅外圖像。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述探測載荷模擬器設(shè)置在移動安裝臺，所述移動安裝臺在水平方向和/或豎直方向可調(diào)。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述星模擬器包括多個，所述目標(biāo)模擬器位于多個所述星模擬器的中央。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，所述目標(biāo)模擬器的束散角為1′，所述目標(biāo)模擬器的線視場為12mm，所述目標(biāo)模擬器的俯仰調(diào)整范圍為±15mm。

本發(fā)明提出的一種星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，包括安裝架、設(shè)置在安裝架上的星模擬器和目標(biāo)模擬器、與星模擬器和目標(biāo)模擬器連接的電源控制系統(tǒng)，安裝架用于構(gòu)建星空和目標(biāo)運(yùn)行環(huán)境，電源控制系統(tǒng)用于控制星模擬器和目標(biāo)模擬器輸出不同的照度和/或光譜，且星模擬器和/或目標(biāo)模擬器的視場角大于0.8°。由于該星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置包括安裝架、星模擬器、目標(biāo)模擬器、電源控制系統(tǒng)，且安裝架用于構(gòu)建星空和目標(biāo)運(yùn)行環(huán)境，電源控制系統(tǒng)用于控制星模擬器和目標(biāo)模擬器輸出不同的照度和/或光譜，因此，可以理解，星模擬器主要功能是提供星空背景信息，模擬生成不同光譜范圍和星等的光學(xué)特征圖像。目標(biāo)模擬器主要功能是模擬空間目標(biāo)的不同光譜和照度特征，并實(shí)現(xiàn)目標(biāo)不同應(yīng)用環(huán)境下的可見光和近紅外光譜相互切換。在此基礎(chǔ)上，可利用光學(xué)相機(jī)對星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置提供的星空背景及空間目標(biāo)寬波段模擬場景進(jìn)行成像，輸出可見光或紅外圖像，從而實(shí)現(xiàn)光電探測技術(shù)的驗(yàn)證。從而可以對不同星等的恒星以及不同光譜和亮度特征的空間目標(biāo)進(jìn)行模擬，并實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用環(huán)境下目標(biāo)可見光和短波紅外特性模擬的相互切換，為探測載荷模擬器提供圖像源。同時，由于星模擬器和目標(biāo)模擬器均采用大視場設(shè)計（大于0.8°），大大提高了可觀測范圍和瞄準(zhǔn)效率，由于可觀測視場大為提高，瞄準(zhǔn)精度可降低，有助于快速完成多個演示流程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施提出的星空光學(xué)模擬器在驗(yàn)證狀態(tài)的示意圖；

圖2為安裝有星模擬器和目標(biāo)模擬器的安裝架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為電源控制系統(tǒng)與星模擬器和目標(biāo)模擬器的連接示意圖；

圖4為星模擬器或目標(biāo)模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為星模擬器或目標(biāo)模擬器的光學(xué)系統(tǒng)圖；

圖6為光源的機(jī)構(gòu)示意圖。

圖中：10安裝架；20星模擬器；21主鏡組；22次鏡組；23光源；231散熱孔；232散熱風(fēng)扇；233防漏光層；234聚光鏡；30目標(biāo)模擬器；40電源控制系統(tǒng)；50探測載荷模擬器；60移動安裝臺。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，本發(fā)明中出現(xiàn)的“第一”、“第二”僅用于區(qū)分不同結(jié)構(gòu)和部件，無先后之分，更不作為結(jié)構(gòu)或部件本身的限定；同時，本發(fā)明中的“和/或”，指既可以同時具備，也可以選擇其中之一，如方案a和/或方案b，包括方案a、方案b、方案a且方案b此三種情況。

如圖1-3所示，本發(fā)明提出的一種星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，包括安裝架10、設(shè)置在安裝架10上的星模擬器20和目標(biāo)模擬器30、與星模擬器20和目標(biāo)模擬器30連接的電源控制系統(tǒng)40，安裝架10用于構(gòu)建星空和目標(biāo)運(yùn)行環(huán)境，電源控制系統(tǒng)40用于控制星模擬器20和目標(biāo)模擬器30輸出不同的照度和/或光譜，且星模擬器20和/或目標(biāo)模擬器30的視場角大于0.8°，如0.9°、1°、1.1°、1.2°、1.5°、2°。由于本實(shí)施例的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置包括安裝架10、星模擬器20、目標(biāo)模擬器30、電源控制系統(tǒng)40，且安裝架10用于構(gòu)建星空和目標(biāo)運(yùn)行環(huán)境，電源控制系統(tǒng)40用于控制星模擬器20和目標(biāo)模擬器30輸出不同的照度和/或光譜，因此，可以理解，星模擬器主要功能是提供星空背景信息，模擬生成不同光譜范圍和星等的光學(xué)特征圖像。目標(biāo)模擬器主要功能是模擬空間目標(biāo)的不同光譜和照度特征，并實(shí)現(xiàn)目標(biāo)不同應(yīng)用環(huán)境下的可見光和近紅外光譜相互切換。在此基礎(chǔ)上，可利用光學(xué)相機(jī)對星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置提供的星空背景及空間目標(biāo)寬波段模擬場景進(jìn)行成像，輸出可見光或紅外圖像，從而實(shí)現(xiàn)光電探測技術(shù)的驗(yàn)證。從而可以對不同星等的恒星以及不同光譜和亮度特征的空間目標(biāo)進(jìn)行模擬，并實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用環(huán)境下目標(biāo)可見光和短波紅外特性模擬的相互切換，為探測載荷模擬器提供圖像源。同時，由于星模擬器20和目標(biāo)模擬器30均采用大視場設(shè)計（大于0.8°），大大提高了可觀測范圍和瞄準(zhǔn)效率，由于可觀測視場大為提高，瞄準(zhǔn)精度可降低，有助于快速完成多個演示流程。

需要說明的是，為使電源控制系統(tǒng)40有效控制星模擬器20和目標(biāo)模擬器30輸出不同的照度和/或光譜，電源控制系統(tǒng)40可以包括工業(yè)計算機(jī)、相應(yīng)的控制軟件以及指令控制器。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，星模擬器20和目標(biāo)模擬器30可以參考現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選地，如圖4所示，星模擬器20采用離軸反射式，其包括主鏡組21、次鏡組22及光源23，主鏡組21及次鏡組22分別位于光源23的兩側(cè)，光源23產(chǎn)生的光依次經(jīng)過主鏡組21、次鏡組22后得到平行光射出；和/或，目標(biāo)模擬器30也采用離軸反射式，其包括主鏡組21、次鏡組22及光源23，主鏡組21及次鏡組22分別位于光源23的兩側(cè)，光源23產(chǎn)生的光依次經(jīng)過主鏡組21、次鏡組22后得到平行光射出。具體地，如圖5所示，光源23產(chǎn)生的光經(jīng)過主鏡組21偏轉(zhuǎn)第一預(yù)定角度后匯聚到次鏡組22，再經(jīng)過次鏡組22偏轉(zhuǎn)第二預(yù)定角度后得到平行光。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，如圖6所示，光源23包括溴鎢燈、散熱孔231、散熱風(fēng)扇232、防漏光層233及聚光鏡234。星模擬器20和目標(biāo)模擬器30選用溴鎢燈作為光源，主要利用其光譜的連續(xù)性和所發(fā)出光色溫較高的特點(diǎn)，另外溴鎢燈工作穩(wěn)定，使用壽命長。同時，由于溴鎢燈工作過程會產(chǎn)生大量的熱，若不能將光源產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，將會使光源的溫度上升，使其光功率不穩(wěn)定，因此，必須增加相應(yīng)的制冷措施，因此，設(shè)置了散熱孔231和散熱風(fēng)扇232。另外，由于該設(shè)備一般在暗室中工作，光源部分不能有漏光現(xiàn)象，因此，設(shè)置了防漏光層233，有效防止漏光的產(chǎn)生。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，星模擬器20和/或目標(biāo)模擬器30的光譜范圍為：0.38μm-0.7μm，0.9μm-2.5μm；和/或，星模擬器20和/或目標(biāo)模擬器30的視場角為1°；和/或，星模擬器20和/或目標(biāo)模擬器30的焦距為650mm；和/或，星模擬器20和/或目標(biāo)模擬器30的帶通濾波范圍為1290±50nm；和/或，星模擬器20的出瞳直徑為50mm，目標(biāo)模擬器30的出瞳直徑為70mm。

上述的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，優(yōu)選地，還包括探測載荷模擬器50，探測載荷模擬器50與安裝架10相對設(shè)置，探測載荷模擬器50用于對設(shè)置有星模擬器20和目標(biāo)模擬器30的安裝架10成像，以輸出可見光或紅外圖像。同時，為便于對探測載荷模擬器50位置的調(diào)節(jié)，優(yōu)選地，探測載荷模擬器50設(shè)置在移動安裝臺60，移動安裝臺60在水平方向和/或豎直方向可調(diào)。

上述方案中，為了準(zhǔn)確的與后端探測載荷模擬器50的視場耦合，安裝架10設(shè)置有水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和/或豎直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而使目標(biāo)模擬器30在水平和垂直方向有調(diào)整空間。同時，安裝架10的方位/俯仰調(diào)節(jié)范圍±2°。

如圖1-圖2所示，星模擬器20包括多個，如3-10個，如為4個、5個，6個、8個，目標(biāo)模擬器30位于多個星模擬器20的中央。

上述方案中，目標(biāo)模擬器30的束散角為1′，目標(biāo)模擬器30的線視場為12mm，目標(biāo)模擬器30的俯仰調(diào)整范圍為±15mm。

需要說明的是，為便于星模擬器的工程化，星模擬器優(yōu)選滿足如下要求：（1）成像質(zhì)量要求：星空模擬器模擬的星目標(biāo)在觀測設(shè)備中不能存在彌散、拖尾甚至變形等現(xiàn)象；（2）雜散光要求：雜散光系數(shù)優(yōu)于5%；（3）光譜范圍要求：0.4μm-0.7μm，0.9μm-2.5μm；（4）耐高溫，在帶通濾光片設(shè)計過程中必須考慮耐高溫的問題，以防止帶通濾光片出現(xiàn)損傷；（5）工作時，各個模擬器必須處于同一像面的位置，否則造成觀測設(shè)備探測器上所探測的各個模擬目標(biāo)出現(xiàn)不同程度的離焦，從而影響觀測設(shè)備的正常工作，因此在完成各個模擬器設(shè)計之后，必須對各個模擬器像面的一致性進(jìn)行校正及標(biāo)定。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的星空目標(biāo)光學(xué)模擬裝置，其星模擬器20和目標(biāo)模擬器30均采用大視場設(shè)計，理論值為1°，考慮到較大的星間距和演示時對準(zhǔn)效率需要實(shí)際完成裝配模擬器的視場角約4°，大大提高了可觀測范圍和瞄準(zhǔn)效率，由于可觀測視場大為提高，瞄準(zhǔn)精度可降低，有助于快速完成多個演示流程。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。