專利名稱：一種用于標定紫外導航敏感器的紫外恒星模擬器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種紫外恒星模擬器，尤其涉及一種用于標定紫外導航敏感器的紫外恒星模擬器。
背景技術：
紫外導航敏感器的工作原理源于紫外三軸地球姿態敏感器，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，構成了一個具有超大視場角的組合光學系統，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，這樣就構成了一個光學系統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)的非常規光學系統，紫外地球敏感器通過對提取的目標信息進行處理后，為衛星提供三軸姿態數據和自主導航數 據。專利號為200810057342. I的專利公開了一種紫外導航敏感器光學系統，其光學系統包括斜裝反射鏡、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的紫外導航敏感器，在紫外導航敏感器研制過程中，需要對紫外導航敏感器進行標定，由于地面無法獲知紫外導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航敏感器進行標定。目前現有的恒星模擬器都是可見光譜段，發光靶面用液晶光閥實現，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定裝置。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種用于標定紫外導航敏感器的紫外恒星模擬器，本發明組成簡單，能夠模擬紫外單恒星、多恒星的紫外光譜，實現了對紫外導航敏感器的標定。本發明的技術解決方案是一種用于標定紫外導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,調制盤設置在光纖入口與氣燈之間，調制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅動調制盤轉動帶動濾光片轉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。本發明與現有技術相比的有益效果是本發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，本發明結構簡單易于實現，解決了紫外導航敏感器紫外星點與星圖靜態、動態標定問題。
圖I為本發明的星點分布示意圖；圖2為本發明的發光系統組成原理圖；圖3為利用本發明對紫外導航敏感器進行靜態標定的效果圖。
具體實施例方式本發明采用石英光纖組合模擬空間的紫外恒星分布與相應的紫外光譜輻射。用一個由LED器件組成的直徑為￠200的均勻發光平面模擬紫外地球，準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，構成不同數量的模 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，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目標，也可作為動態目標，通過對不同恒星群光源的調制，控制各恒星群在不同的時刻分別發出輻射光，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、動態模擬測試與標定。如圖1、2所示，本發明包括黑色平板、LED燈、光纖、氘燈、濾光片和調制盤，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，調制盤設置在光纖入口與氘燈之間，調制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅動調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、也可多組混合設置。本發明選擇直徑為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光，由于恒星的溫度不同，因而發出的光譜也不同。< 300nm紫外恒星發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連續光譜，具有良好的輻射強度、穩定性。不同波段的選擇，可通過濾光器實現。本發明根據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。紫外星模可設計成靜態和動態兩種測試模式，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；可通過更換相應濾光片選擇光譜。在對紫外敏感器進行靜態標定時，根據敏感器光學系統視場角的大小，設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，這時在顯示器上應顯示出目標經敏感器光學系統成的目標像，即模擬紫外地球與其周圍的紫外恒星群。按照顯示器上目標像對應的灰度值，可調節光源與光纖間的距離，實現目標像灰度值的增加與減小。若進行動態測試時，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制實現，可開啟調制盤轉動，調制器先后掃描幾個光纖組，這時對應的光纖組閃爍輻射出相應的波段，調制盤由馬達驅動，轉速可調。星點提取算法按照傳統方式由恒星閾值確定、星點搜索組成，程中還將根據恒星尺寸等特征去掉偽星，之后進行質心計算、星圖識別，這里直接借鑒紫外導航敏感器的星圖識別、跟蹤以及姿態計算方法，不再詳述。
依據紫外導航敏感器的驗證數據，地球姿態角在0. 02°量級、恒星得到的慣性姿態在27°，因此高軌道紫外敏感器可以獲得相近似的導航精度2km。本發明未詳細描述內容為本領域技術人員公知技術。
權利要求
1.一種用于標定紫外導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，調制盤設置在光纖入口與氘燈之間，調制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅動調制盤轉動帶動濾光片轉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
本發明公開了一種用于標定紫外導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，調制盤設置在光纖入口與氘燈之間，調制盤上安裝不同紫外譜段的濾光片，通過馬達驅動調制盤轉動帶帶動濾光片轉動使光纖輻射出不同譜段的紫外光。本發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，本發明結構簡單易于實現，解決了紫外導航敏感器紫外星點與星圖靜態、動態標定問題。
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 優先權日2011年4月20日
發明者尉志軍, 王立, 王艷寶, 龔德鑄 申請人:北京控制工程研究所