專利名稱：一種用于標(biāo)定紫外導(dǎo)航敏感器的紫外恒星模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外恒星模擬器，尤其涉及一種用于標(biāo)定紫外導(dǎo)航敏感器的紫外恒星模擬器。
背景技術(shù)：
紫外導(dǎo)航敏感器的工作原理源于紫外三軸地球姿態(tài)敏感器，美國霍尼韋爾公司申請的專利號為 US5837894 名稱為 “WideField of View Sensor with diffrative OpticalCorrector”中公開的一種利用紫外譜段的三軸姿態(tài)敏感器，利用一個組合反射式二面鏡反射陣列和一個球透鏡系統(tǒng)，構(gòu)成了一個具有超大視場角的組合光學(xué)系統(tǒng)，由于對地觀測的是地球邊緣的圖像，所以可利用中心視場來觀測其它天體目標(biāo)，這樣就構(gòu)成了一個光學(xué)系統(tǒng)具有兩個信息通道同時敏感來自兩個信息通道(如恒星、地球)的非常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)，紫外地球敏感器通過對提取的目標(biāo)信息進行處理后，為衛(wèi)星提供三軸姿態(tài)數(shù)據(jù)和自主導(dǎo)航數(shù) 據(jù)。專利號為200810057342. I的專利公開了一種紫外導(dǎo)航敏感器光學(xué)系統(tǒng)，其光學(xué)系統(tǒng)包括斜裝反射鏡、平面反射鏡、N面錐反射鏡、N個濾光鏡、組合球透鏡、二元光學(xué)器件、光纖組合面板、CXD接收器。該專利可以用來接收恒星和地球的紫外光。目前高軌道上采用紫外導(dǎo)航敏感器是一種在300nm附近的日盲紫外譜段能夠同時觀測恒星與地球，且同時成像在CCD的紫外導(dǎo)航敏感器，在紫外導(dǎo)航敏感器研制過程中，需要對紫外導(dǎo)航敏感器進行標(biāo)定，由于地面無法獲知紫外導(dǎo)航感器在空間的真實情況，因此必須建立一種紫外譜段的恒星模擬器用于對紫外導(dǎo)航敏感器進行標(biāo)定。目前現(xiàn)有的恒星模擬器都是可見光譜段，發(fā)光靶面用液晶光閥實現(xiàn)，由軟件控制事先安裝的星圖，可以任意顯示空間星點的分布，由于該種類型的恒星模擬器中的液晶光閥無法透過紫外光，也不能采用液晶光閥模擬星體輻射和星體分布，因此無法作為紫外恒星敏感器的標(biāo)定裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于標(biāo)定紫外導(dǎo)航敏感器的紫外恒星模擬器，本發(fā)明組成簡單，能夠模擬紫外單恒星、多恒星的紫外光譜，實現(xiàn)了對紫外導(dǎo)航敏感器的標(biāo)定。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種用于標(biāo)定紫外導(dǎo)航敏感器的紫外恒星模擬器，包括黑色平板、LED燈、光纖、氘燈、濾光片和調(diào)制盤，黑色平板中間安裝一個LED燈用于模擬地球，在LED燈周圍開有N個透光孔用于模擬恒星，每個透光孔裝配一根光纖和一個氘燈，氣燈作為光源輸出360nm 200nm的紫外光譜,調(diào)制盤設(shè)置在光纖入口與氣燈之間，調(diào)制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅(qū)動調(diào)制盤轉(zhuǎn)動帶動濾光片轉(zhuǎn)動使光纖輻射出不同譜段的紫外光，其中濾光片的譜段范圍為360nm 200nm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是本發(fā)明采用石英光纖組合模擬恒星紫外光譜輻射，紫外波段的范圍為360nm 200nm，石英光纖以不同的組合方式模擬紫外單恒星、多恒星的紫外光譜輻射模型，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，解決了紫外導(dǎo)航敏感器紫外星點與星圖靜態(tài)、動態(tài)標(biāo)定問題。


圖I為本發(fā)明的星點分布示意圖；圖2為本發(fā)明的發(fā)光系統(tǒng)組成原理圖；圖3為利用本發(fā)明對紫外導(dǎo)航敏感器進行靜態(tài)標(biāo)定的效果圖。
具體實施例方式本發(fā)明采用石英光纖組合模擬空間的紫外恒星分布與相應(yīng)的紫外光譜輻射。用一個由LED器件組成的直徑為￠200的均勻發(fā)光平面模擬紫外地球，準(zhǔn)紫外地球邊緣的光譜為395nm。用多束光纖分布在模擬紫外地球周圍，每束由多根光纖組成，構(gòu)成不同數(shù)量的模 擬紫外恒星，光纖束用紫外光源照明，每束光纖的模擬紫外恒星的閃爍，可對每束光纖進行間隔照明實現(xiàn)，將它們分布在紫外地球的周圍。以此模擬紫外單恒星、多恒星的分布和紫外光譜輻射模型。恒星群、單恒星可以作為靜態(tài)目標(biāo)，也可作為動態(tài)目標(biāo)，通過對不同恒星群光源的調(diào)制，控制各恒星群在不同的時刻分別發(fā)出輻射光，以此模擬敏感器對星空掃描的效果。供地面紫外敏感器進行紫外星點與星圖靜態(tài)、動態(tài)模擬測試與標(biāo)定。如圖1、2所示，本發(fā)明包括黑色平板、LED燈、光纖、氘燈、濾光片和調(diào)制盤，黑色平板作為紫外星模擬器的背景，黑色平板中間安裝一個LED燈用于模擬地球，在LED燈周圍開有N個透光孔用于模擬恒星，每個透光孔裝配一根光纖和一個氘燈，氘燈作為光源輸出360nm 200nm的紫外光譜，調(diào)制盤設(shè)置在光纖入口與氘燈之間，調(diào)制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅(qū)動調(diào)制盤使得光纖輻射出不同譜段的紫外光，其中濾光片的譜段范圍為360nm 200nm。星點的配置可多星點配置、也可多組混合設(shè)置。本發(fā)明選擇直徑為0. 5_的石英光纖制作了直徑0. 22_的星點，單根光纖可模擬單星、多根光纖組合可模擬多星，多星間角距分布可自由組合。在地球大氣層外的空間背景是輻射溫度約3. 5k的深空冷背景。恒星在黑色背景中閃閃發(fā)光，由于恒星的溫度不同，因而發(fā)出的光譜也不同。< 300nm紫外恒星發(fā)出的紫外光譜是不可見的，用于紫外的氘燈輻射光譜幾乎包含了整個紫外光譜范圍，是紫外光源的最佳選擇。光源采用紫外光源氘燈，氘燈是目前最理想的紫外光源，可輻射出190nm 400nm連續(xù)光譜，具有良好的輻射強度、穩(wěn)定性。不同波段的選擇，可通過濾光器實現(xiàn)。本發(fā)明根據(jù)觀測對象的輻射光譜特點，氘燈的輸出光譜范圍選擇在360nm 200nm。紫外光源氘燈的型號采用DD2. 5。紫外星?？稍O(shè)計成靜態(tài)和動態(tài)兩種測試模式，星點可單星或多星顯示，星點的輻射亮度可通過改變光源與光纖輸入端的距離實現(xiàn)；可通過更換相應(yīng)濾光片選擇光譜。在對紫外敏感器進行靜態(tài)標(biāo)定時，根據(jù)敏感器光學(xué)系統(tǒng)視場角的大小，設(shè)置模擬器與敏感器之間的距離；開啟模擬紫外地球與紫外恒星光源；開啟紫外敏感器電源與控制器電源，如圖3所示，這時在顯示器上應(yīng)顯示出目標(biāo)經(jīng)敏感器光學(xué)系統(tǒng)成的目標(biāo)像，即模擬紫外地球與其周圍的紫外恒星群。按照顯示器上目標(biāo)像對應(yīng)的灰度值，可調(diào)節(jié)光源與光纖間的距離，實現(xiàn)目標(biāo)像灰度值的增加與減小。若進行動態(tài)測試時，各組星點的顯示頻率，可通過對各組合光纖組輸入端進行光的調(diào)制實現(xiàn)，可開啟調(diào)制盤轉(zhuǎn)動，調(diào)制器先后掃描幾個光纖組，這時對應(yīng)的光纖組閃爍輻射出相應(yīng)的波段，調(diào)制盤由馬達驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可調(diào)。星點提取算法按照傳統(tǒng)方式由恒星閾值確定、星點搜索組成，程中還將根據(jù)恒星尺寸等特征去掉偽星，之后進行質(zhì)心計算、星圖識別，這里直接借鑒紫外導(dǎo)航敏感器的星圖識別、跟蹤以及姿態(tài)計算方法，不再詳述。
依據(jù)紫外導(dǎo)航敏感器的驗證數(shù)據(jù)，地球姿態(tài)角在0. 02°量級、恒星得到的慣性姿態(tài)在27°，因此高軌道紫外敏感器可以獲得相近似的導(dǎo)航精度2km。本發(fā)明未詳細描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于標(biāo)定紫外導(dǎo)航敏感器的紫外恒星模擬器，其特征在于包括黑色平板、LED燈、光纖、氘燈、濾光片和調(diào)制盤，黑色平板中間安裝一個LED燈用于模擬地球，在LED燈周圍開有N個透光孔用于模擬恒星，每個透光孔裝配一根光纖和一個氘燈，氘燈作為光源輸出360nm 200nm的紫外光譜，調(diào)制盤設(shè)置在光纖入口與氘燈之間，調(diào)制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅(qū)動調(diào)制盤轉(zhuǎn)動帶動濾光片轉(zhuǎn)動使光纖輻射出不同譜段的紫外光，其中濾光片的譜段范圍為360nm 200nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于標(biāo)定紫外導(dǎo)航敏感器的紫外恒星模擬器，包括黑色平板、LED燈、光纖、氘燈、濾光片和調(diào)制盤，黑色平板中間安裝一個LED燈用于模擬地球，在LED燈周圍開有N個透光孔用于模擬恒星，每個透光孔裝配一根光纖和一個氘燈，氘燈作為光源輸出360nm～200nm的紫外光譜，調(diào)制盤設(shè)置在光纖入口與氘燈之間，調(diào)制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅(qū)動調(diào)制盤轉(zhuǎn)動帶帶動濾光片轉(zhuǎn)動使光纖輻射出不同譜段的紫外光。本發(fā)明采用石英光纖組合模擬恒星紫外光譜輻射，石英光纖以不同的組合方式模擬紫外單恒星、多恒星的紫外光譜輻射模型，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，解決了紫外導(dǎo)航敏感器紫外星點與星圖靜態(tài)、動態(tài)標(biāo)定問題。
文檔編號G01C25/00GK102745345SQ20111009935
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者尉志軍, 王立, 王艷寶, 龔德鑄 申請人:北京控制工程研究所