本發(fā)明涉及星模擬器的高精度檢測技術(shù)，尤其涉及一種用于星模擬器的多參數(shù)高精度星圖檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展，對光學(xué)導(dǎo)航敏感器的精度提出了更高要求。而星模擬器作為光學(xué)導(dǎo)航敏感器的關(guān)鍵地面標(biāo)定設(shè)備，直接決定了光學(xué)導(dǎo)航敏感器的精度。

星模擬器按星圖顯示方式不同分為靜態(tài)星模擬器和動態(tài)星模擬器。無論是靜態(tài)星模擬器還是動態(tài)星模擬器，主要的技術(shù)指標(biāo)都包括星間角距、單星位置、單星張角和單星星等。這些技術(shù)指標(biāo)決定了星模擬器的精度和適用場合。

目前針對星模擬器星間角距、單星位置、單星張角和單星星等的檢測分為兩個方面。

第一方面是針對星間角距、單星位置和單星張角進行檢測。常用的檢測方法主要有兩種，一種是利用經(jīng)緯儀人眼判讀星點位置計算星間角距、單星位置和單星張角；優(yōu)點是經(jīng)緯儀精度高且視場小，不受光學(xué)相差影響，成像精度高；缺點是人眼判讀會引入讀數(shù)誤差，讀數(shù)誤差是隨機誤差無法抵消，進而影響了星模擬器的精度。另一種是利用CCD配合準(zhǔn)直光學(xué)鏡頭機器判讀星點位置星間角距、單星位置和單星張角。優(yōu)點是機器判讀克服了人眼讀數(shù)誤差提高了讀數(shù)精度；缺點是為了讓CCD能夠?qū)π菆D成像而引入的準(zhǔn)直光學(xué)鏡頭需具有比星模擬器有效視場還大的工作視場，將引入光學(xué)相差如畸變、球差、彗差、像散、場曲、位置色差和倍率色差，從而降低了成像精度。

第二方面是針對單星星等進行檢測，常用的檢測方法是利用輻照度計判讀單星星等。優(yōu)點是可選用不同輻照范圍與輻照精度的輻照計來滿足不同星等范圍的測試，缺點是只能檢測全黑背景下的單星星等，如果星圖中存在多個星點，則會因為各星點間輻射度的相互影響而無法進行檢測。

綜上所述，星模擬器檢測裝置的落后已成為制約星模擬器提高精度的主要原因，進而影響了光學(xué)導(dǎo)航敏感器的發(fā)展。為了滿足星模擬器的檢測需求，需要一種多參數(shù)高精度星圖檢測裝置，不但可以實現(xiàn)星模擬器星間角距、單星位置、單星張角和單星星等的綜合高精度檢測，而且克服現(xiàn)有星圖檢測裝置與方法中存在的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，設(shè)計一種用于星模擬器的多參數(shù)高精度星圖檢測裝置。針對現(xiàn)有星圖檢測裝置無法實現(xiàn)星間角距、單星位置、單星張角和單星星等的綜合檢測，且進行星間角距、單星位置、單星張角檢測時，或存在人眼判讀會引入讀數(shù)誤差，或存在與CCD配合使用的準(zhǔn)直光學(xué)鏡頭相差而導(dǎo)致的檢測精度降低，以及利用輻照計只能進行全黑背景下的單星星等檢測的缺陷，提出利用高度調(diào)整機構(gòu)、方位角度調(diào)整機構(gòu)、俯仰角度調(diào)整機構(gòu)、經(jīng)緯儀主機機座、經(jīng)緯儀軸系、經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)、經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)、轉(zhuǎn)接鏡頭和面陣CCD，搭建可實現(xiàn)星模擬器星間角距、單星位置、單星張角和單星星等的綜合高精度檢測，星間角距檢測精度優(yōu)于0.4pixel，單星位置檢測精度優(yōu)于0.2pixel，單星張角檢測精度優(yōu)于0.2pixel，單星星等檢測精度優(yōu)于0.1等星。

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：設(shè)計一種用于星模擬器的多參數(shù)高精度星圖檢測裝置，由所述高度調(diào)整機構(gòu)、所述方位角度調(diào)整機構(gòu)、所述俯仰角度調(diào)整機構(gòu)、所述經(jīng)緯儀主機機座、所述經(jīng)緯儀軸系、所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)、所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)、所述轉(zhuǎn)接鏡頭和所述面陣CCD。

所述高度調(diào)整機構(gòu)的上方設(shè)置所述方位角度調(diào)整機構(gòu)，所述方位角度調(diào)整機構(gòu)的上方設(shè)置所述俯仰角度調(diào)整機構(gòu)，所述俯仰角度調(diào)整機構(gòu)的后方設(shè)置星模擬器，所述星模擬器的后方設(shè)置所述經(jīng)緯儀主機機座，所述經(jīng)緯儀主機機座與所述經(jīng)緯儀軸系相連，所述經(jīng)緯儀軸系上設(shè)置所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)，所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)的后方設(shè)置所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)，且所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)和所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)同軸，與所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)光軸垂直的上方設(shè)置所述轉(zhuǎn)接鏡頭，所述轉(zhuǎn)接鏡頭的后方設(shè)置所述面陣CCD。

所述高度調(diào)整機構(gòu)、所述方位角度調(diào)整機構(gòu)和所述俯仰角度調(diào)整機構(gòu)用于調(diào)整所述星模擬器的光軸，使所述星模擬器的所述光軸與所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)光軸平行。其中，所述高度調(diào)整機構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍為±30mm，所述方位角度調(diào)整機構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍為±45°，所述俯仰角度調(diào)整機構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍為±45°。

所述經(jīng)緯儀主機機座用于安裝所述經(jīng)緯儀軸系。

所述經(jīng)緯儀軸系用于安裝所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)、所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)、所述轉(zhuǎn)接鏡頭和所述面陣CCD，可實現(xiàn)所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)、所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)、所述轉(zhuǎn)接鏡頭和所述面陣CCD的高精度方位角度調(diào)整和高精度俯仰角度調(diào)整。

所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)用于接收來自所述星模擬器的星圖，并高精度成像于所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)。

所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)可供人眼接收所述星圖圖像。

所述轉(zhuǎn)接鏡頭用于將所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)接收的所述星模擬器星圖成像在所述面陣CCD上，且所述轉(zhuǎn)接鏡頭通過螺紋連接在經(jīng)緯儀照明系統(tǒng)接口上，即垂直于所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)光軸的上方，從而在不破壞經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)的前提下，通過附加所述轉(zhuǎn)接鏡頭和所述面陣CCD，使經(jīng)緯儀同時具有兩種工作模式，第一種是人眼接收星圖，第二種是CCD接收星圖。

使用時，首先將所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)的所述光軸調(diào)至與大地水平，然后利用所述高度調(diào)整機構(gòu)、所述方位角度調(diào)整機構(gòu)和所述俯仰角度調(diào)整機構(gòu)將所述星模擬器的所述光軸調(diào)至與所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)的所述光軸重合，其次利用所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)的十字分劃線和所述經(jīng)緯儀軸系逐個瞄準(zhǔn)所述星模擬器星圖中的星點，最后利用所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)實現(xiàn)所述經(jīng)緯儀的所述第一種工作模式——所述人眼接收星圖，并利用所述轉(zhuǎn)接鏡頭和所述面陣CCD實現(xiàn)所述經(jīng)緯儀的所述第二種工作模式——所述CCD接收星圖。

其中，所述經(jīng)緯儀的所述第二種星點位置接收模式，由于利用所述CCD接收，所以可同時檢測所述星模擬器的所述星間角距、所述單星位置、所述單星張角和所述單星星等。

綜上所述，本發(fā)明一種用于星模擬器的多參數(shù)高精度星圖檢測裝置主要由所述高度調(diào)整機構(gòu)、所述方位角度調(diào)整機構(gòu)、所述俯仰角度調(diào)整機構(gòu)、所述經(jīng)緯儀主機機座、所述經(jīng)緯儀軸系、所述經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)、所述經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)、所述轉(zhuǎn)接鏡頭和所述面陣CCD組成。本發(fā)明一種用于星模擬器的多參數(shù)高精度星圖檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，是在沒有破壞經(jīng)緯儀自身結(jié)構(gòu)的前提下，實現(xiàn)針對星模擬器的多參數(shù)高精度檢測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于星模擬器的多參數(shù)高精度星圖檢測裝置的組成和結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記： 1——高度調(diào)整機構(gòu)；2——方位角度調(diào)整機構(gòu)；3——俯仰角度調(diào)整機構(gòu)；4——經(jīng)緯儀主機機座；5——經(jīng)緯儀軸系；6——經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)；7——經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)；8——轉(zhuǎn)接鏡頭；9——面陣CCD。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，在附圖或說明書中，相似或相同的元件皆使用相同的附圖標(biāo)記。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于星模擬器的多參數(shù)高精度星圖檢測裝置。主要由高度調(diào)整機構(gòu)1、方位角度調(diào)整機構(gòu)2、俯仰角度調(diào)整機構(gòu)3、經(jīng)緯儀主機機座4、經(jīng)緯儀軸系5、經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6、經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7、轉(zhuǎn)接鏡頭8和面陣CCD9組成，可實現(xiàn)星模擬器星間角距、單星位置、單星張角和單星星等的綜合高精度檢測，星間角距檢測精度優(yōu)于0.4pixel，單星位置檢測精度優(yōu)于0.2pixel，單星張角檢測精度優(yōu)于0.2pixel，單星星等檢測精度優(yōu)于0.1等星。

高度調(diào)整機構(gòu)1的上方設(shè)置方位角度調(diào)整機構(gòu)2，方位角度調(diào)整機構(gòu)2的上方設(shè)置俯仰角度調(diào)整機構(gòu)3，俯仰角度調(diào)整機構(gòu)3的后方設(shè)置星模擬器，星模擬器的后方設(shè)置經(jīng)緯儀主機機座4，經(jīng)緯儀主機機座4與經(jīng)緯儀軸系5相連，經(jīng)緯儀軸系5上設(shè)置經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6，經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6的后方設(shè)置經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7，且經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6和經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7同軸，與經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6光軸垂直的上方設(shè)置轉(zhuǎn)接鏡頭8，轉(zhuǎn)接鏡頭8的后方設(shè)置面陣CCD9。

高度調(diào)整機構(gòu)1、方位角度調(diào)整機構(gòu)2和俯仰角度調(diào)整機構(gòu)3用于調(diào)整星模擬器的光軸，使星模擬器的光軸與經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6光軸平行。其中，高度調(diào)整機構(gòu)1的調(diào)節(jié)范圍為±30mm，方位角度調(diào)整機構(gòu)2的調(diào)節(jié)范圍為±45°，俯仰角度調(diào)整機構(gòu)3的調(diào)節(jié)范圍為±45°。

經(jīng)緯儀主機機座4用于安裝經(jīng)緯儀軸系5。

經(jīng)緯儀軸系5用于安裝經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6、經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7、轉(zhuǎn)接鏡頭8和面陣CCD9，可實現(xiàn)經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6、經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7、轉(zhuǎn)接鏡頭8和面陣CCD9的高精度方位角度調(diào)整和高精度俯仰角度調(diào)整。

經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6用于接收來自星模擬器的星圖，并高精度成像于經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7。

經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7可供人眼接收星圖圖像。

轉(zhuǎn)接鏡頭8用于將經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6接收的星模擬器星圖成像在面陣CCD9上，且轉(zhuǎn)接鏡頭8通過螺紋連接在經(jīng)緯儀照明系統(tǒng)接口上，即垂直于經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6光軸的上方，從而在不破壞經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)的前提下，通過附加轉(zhuǎn)接鏡頭8和面陣CCD9，使經(jīng)緯儀同時具有兩種工作模式，第一種是人眼接收星圖，第二種是CCD接收星圖。

使用時，首先將經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6的光軸調(diào)至與大地水平，然后利用高度調(diào)整機構(gòu)1、方位角度調(diào)整機構(gòu)2和俯仰角度調(diào)整機構(gòu)3將星模擬器的光軸調(diào)至與經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6的光軸重合，其次利用經(jīng)緯儀光學(xué)系統(tǒng)6的十字分劃線和經(jīng)緯儀軸系5逐個瞄準(zhǔn)星模擬器星圖中的星點，最后利用經(jīng)緯儀目鏡系統(tǒng)7實現(xiàn)經(jīng)緯儀的第一種工作模式——人眼接收星圖，并利用轉(zhuǎn)接鏡頭8和面陣CCD9實現(xiàn)經(jīng)緯儀的第二種工作模式——CCD接收星圖。

其中，經(jīng)緯儀的第二種星點位置接收模式，由于利用CCD接收，所以可同時檢測星模擬器的星間角距、單星位置、單星張角和單星星等。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。