一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器制造技术

本发明专利技术涉及一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，准直光学系统、星点分划板组件、匀光板组件、光源组件、供电系统组件沿轴向依次设置；准直光学系统固定安装在第一安装支架或第二安装支架上；在星敏感器安装在背罩的舷窗内侧进行性能测试时，准直光学系统固定安装在第一安装支架的一端，第一安装支架的另一端固定安装在背罩的舷窗外面；在星敏感器垂直放置在水平试验台进行性能测试时，准直光学系统固定安装在第二安装支架的一端，第二安装支架的另一端固定安装在星敏感器遮光罩的外面，静态模拟器位于星敏感器上方。该星模拟器可应用于舷窗式星敏感器，也可用于其他星敏感器，具有较强的通用性，小型化和轻量化的优势。小型化和轻量化的优势。小型化和轻量化的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器


[0001]本专利技术涉及一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，属于星模拟器


技术介绍

[0002]星敏感器是一种以恒星为参照物的高精度姿态测量设备，与其他姿态敏感器如地球敏感器、太阳敏感器等相比，具有测量精度高、抗干扰能力强等优势，其已成为现在最主要的姿态测量仪器之一。在我国遥感、高分测绘、深空探测、交会对接、二代导航等领域应用众多。火星进入舱GNC分系统选用星敏感器作为重要敏感器之一，通过对天区进行观测，识别提取星数并最终输出姿态，为进入舱GNC分系统提供探测器的惯性姿态基准。
[0003]星模拟器作为星敏感器高精度地面标定系统得到广泛应用。星模拟器按照星图显示的方式分为静态星模拟器和动态星模拟器。静态星模拟器星图显示单一，模拟精度高，结构简单，主要用于星敏感器的开环测试。动态星模拟器星图显示多样，结构较为复杂，主要用于星敏感器的闭环测试。
[0004]火星探测器为了避免气动热对星敏感器的影响以及保持气动外形的需要，星敏感器安装在背罩内部，45度向上倾斜，通过舷窗结构进行星图识别，见图 1所示。传统的星模拟器一般通过安装支架固定，将星模拟器头部伸入星敏感器的遮光罩内部，与星敏感器的光学镜头匹配对接。由于星模拟器出瞳距由星敏感器的入瞳位置及静态星模拟器可靠近星敏感器的程度来决定，所以传统的星模拟器的出瞳距较小。考虑到火星探测器星敏感器的特殊安装方式，模拟器和星敏感器之间的光路传输需要通过舷窗玻璃和遮光罩，星模拟器需要较大的出瞳距。同时舷窗玻璃会造成星模拟器的出射光与理论的出射光存在偏差，严重影响星敏感器的地面测试精度。传统的星模拟器光学设计未考虑光学玻璃的影响。因此，传统的星模拟器无法满足火星探测器着陆巡视器星敏感器的测试要求。
[0005]星敏感器地面测试需要完成星图识别、测量精度以及抗强光干扰等功能测试。在轨期间，星敏感器收到强光干扰的几率比较大，需要保证在受到强光干扰时给出有效的“见强光”标志，避免进入舱GNC分系统采用错误的姿态。同时，在强光转出星敏感器视场后，星敏感器能在较短时间内恢复正常工作。传统的星模拟器无法模拟太阳、地卫等强光干扰，需要开展单独的强光干扰测试，测试流程繁琐，不适用于分系统测试和整器测试。
[0006]安装支架作为星模拟器的承载部件，也是唯一与星模拟器直接接触的部件。安装支架直接影响模拟器出光口对敏感器接收探头的指向精度。传统的星模拟器一般采用固定框架式星模拟器或者手持式星模拟器，将固定框架下端固定在星敏感器的遮光罩外部，再将星模拟器固定在框架上方，通过转动旋钮将星模拟器头部下降到最低端。该方式容易对星敏感器的遮光罩内部产生损坏，安全性差。另外该支架体积庞大，稳定性差，不易操作，不适用于受限操作空间的环境。一般只能应用于单机和分系统测试。手持型星模拟器没有星敏感器安装位置的限制，但该方法无法保证星模拟器与星敏感器对接时，星模拟器的能量能够被星敏感器准确接收，严重影响地面测试精度。火星探测器背罩采用球锥型，高度约2m，采用手持式星模拟器，危险系数极高，容易对背罩形成损伤或者污染。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题是：以火星探测器为应用背景，针对现有技术的不足，提供了一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，能够有效解决传统星模拟器体积大，精度相对低，稳定性差和安全性差等问题，为提升舷窗式星敏感器地面测试有效性提供了有力支持。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，包括：准直光学系统、星点分划板组件、匀光板组件、光源组件、供电系统组件、第一安装支架和第二安装支架；
[0010]准直光学系统、星点分划板组件、匀光板组件、光源组件、供电系统组件沿轴向依次设置；
[0011]准直光学系统固定安装在第一安装支架或第二安装支架上；
[0012]在星敏感器安装在背罩的舷窗内侧进行性能测试时，准直光学系统固定安装在第一安装支架的一端，第一安装支架的另一端固定安装在背罩的舷窗外面；
[0013]在星敏感器垂直放置在水平试验台进行性能测试时，准直光学系统固定安装在第二安装支架的一端，第二安装支架的另一端固定安装在星敏感器遮光罩的外面，静态模拟器位于星敏感器上方。
[0014]本专利技术与现有技术相比优点在于：
[0015]1)本专利技术申请针对火星探测器着陆巡视器中模拟器和星敏感器之间的光路传输需要通过舷窗玻璃和遮光罩的特点，提出了一种长出瞳距星模拟器。舷窗玻璃会造成实际出射角与理论出射角之间存在偏差的问题。本专利技术申请在光学系统设计优化过程中充分考虑该因素，进行了优化升级。传统的星模拟器探入遮光罩内部与星敏感器镜头对接，未考虑到光学玻璃以及遮光罩的影响，不适用于火星探测器着陆巡视器中星敏感器的地面测试。
[0016]2)本专利技术申请针对火星着陆巡视器中星敏感器安装方式和位置多样性的特点，设计了一套安装支架，既能满足在分系统及单机环境下敏感器进行桌面联试，还能针对星敏感器45
°
安装条件，星模拟器固定在背罩壳体进行整器测试。通过更换安装法兰，静态星模拟器可适用不同安装形式的星敏感器测试，可有效保证星模拟器安装后的稳定性，具有较强的通用性，小型化和轻量化的优点。
附图说明
[0017]图1火星探测器星敏感器安装位置示意图。
[0018]图2静态星模拟器结构示意图。
[0019]图3光学系统图。
[0020]图4火星探测器星模拟器第二安装支架。
[0021]图5火星探测器星模拟器安装示意图。
[0022]图6火星探测器星模拟器安装示意图。
[0023]图7火星探测器星模拟器第一安装支架。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的。技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术提供了一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，设
计了准直光学系统以及安装支架，实现了舷窗式星敏感器的有效地面测试。
[0025]一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，包括：准直光学系统、星点分划板组件、匀光板组件、光源组件、供电系统组件、第一安装支架和第二安装支架。
[0026]准直光学系统、星点分划板组件、匀光板组件、光源组件、供电系统组件沿轴向依次设置；
[0027]准直光学系统固定安装在第一安装支架或第二安装支架上；
[0028]如图1所示，在星敏感器安装在背罩的舷窗内侧进行性能测试时，准直光学系统固定安装在第一安装支架的一端，第一安装支架的另一端固定安装在背罩的舷窗外面，星敏感器安装在背罩的舷窗内侧，星敏感器位置与静态模拟器的位置对应。星敏感器和静态模拟器之间设置有舷窗玻璃，着陆巡视器的外侧遮罩有背罩，着陆巡视器位于背罩投影面的中心位置，背罩整体呈球锥型。背罩的轴向和静态模拟器光轴之间的夹角为45
°
；
[0029]在星敏感器垂直放置在水平试验台进行性能测试时，准直光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，其特征在于，包括：准直光学系统、星点分划板组件、匀光板组件、光源组件、供电系统组件、第一安装支架和第二安装支架；准直光学系统、星点分划板组件、匀光板组件、光源组件、供电系统组件沿轴向依次设置；准直光学系统固定安装在第一安装支架或第二安装支架上；在星敏感器安装在背罩的舷窗内侧进行性能测试时，准直光学系统固定安装在第一安装支架的一端，第一安装支架的另一端固定安装在背罩的舷窗外面；在星敏感器垂直放置在水平试验台进行性能测试时，准直光学系统固定安装在第二安装支架的一端，第二安装支架的另一端固定安装在星敏感器遮光罩的外面，静态模拟器位于星敏感器上方。2.根据权利要求1所述的一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，其特征在于，在星敏感器安装在背罩的舷窗内侧进行性能测试时，背罩轴向和静态模拟器光轴之间的夹角为45
°
。3.根据权利要求1所述的一种针对舷窗式星敏感器的静态模拟器，其特征在于，光源组件包括：星图光源和背景光光源；星图光源发出光线，经过匀光板组件，照亮准直光学系统焦面位置的透光星点分划板组件得到模拟星，经过准直光学系统以平行光的形式投射到辐照面上形成模拟星点；背景光光源位于星图光源的下方，背景光经过匀光板组件，照亮准直光学系...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝策，赵宇，赵晓涛，刘旺旺，王云鹏，徐李佳，王晓磊，周益，张琳，李玉明，李茂登，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：