一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统，包括综合控制单元、演示单元、移动平台、探测器轨道、光源、光源轨道、模拟探测器、模拟地球、无线传输模块和系统电源。本演示系统实现了地面模拟X射线脉冲星捕获跟踪从无到有的突破，为探测器在航天器上搭载奠定了充分的试验基础，探测器实时显示捕获状态，达到了探测器捕获X射线脉冲星信号真实过程可视化的效果，供电系统安全。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统
本技术涉及一种地面演示系统，适用于X射线脉冲星导航探测器捕获跟踪原理验证和工作模式模拟展示。
技术介绍
脉冲星是太阳系以外的遥远天体，其位置坐标犹如恒星星表一样构成一种高精度惯性参考系。脉冲星按一定频率发射稳定的脉冲信号，其长期稳定度好于地球上最稳定的铯原子钟。脉冲星可以提供绝好的空间、时间参考基准，是空间飞行器极好的天然导航信标。探测器对X射线脉冲星信号的捕获方式在地面无法直接观测到，因此，需要在探测器搭载之前对捕获跟踪方式进行详细的模拟。这就迫切需要一种能够在地面上对X射线脉冲星探测器工作原理和捕获跟踪过程进行模拟验证的演示系统。本技术通过光源模拟脉冲星，圆弧轨道上的移动平台模拟卫星轨道上的探测器，采用综合控制单元控制平台和机构运行，模拟星载机构的运行，采用演示单元实时显示捕获过程，达到真实模拟X射线脉冲星探测器工作原理和捕获跟踪过程的效果。
技术实现思路
本技术要解决的问题是提供一种能够对X射线脉冲星导航探测器的捕获跟踪原理进行地面验证、对探测器的工作方式进行模拟的演示系统，并且可以验证星载指向跟踪机构的工作性能，实现X射线脉冲星导航探测器工作过程的可视化。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:提供一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统，包括综合控制单元、演示单元、移动平台、探测器轨道、光源、光源轨道、模拟探测器、模拟地球、无线传输模块和系统电源；所述综合控制单元设有无线传输模块；所述移动平台包括转台和底座，转台安装在底座上，底座安装在探测器轨道上，所述转台可二维转向角度调整，转台上安装有驱动部件控制器、无线传输模块和模拟探测器；所述探测器轨道为圆环形轨道，且与模拟地球同心；所述光源不少于一个，且固接在光源支架上，光源支架配合连接在光源轨道上，且能在光源轨道上移动；所述光源轨道位于演示办公室的顶端，且与探测器轨道共轴心；所述模拟探测器上安装有显示屏，且内置有视觉传感器。综合控制单元主要通过上位机储存源程序，检测系统当前状态，发送、接收、处理、执行操作指令，控制整个系统的稳定运行。演示单元主要通过显示器来展示模拟脉冲星捕获的原理和过程，并实时显示捕获的状态，便于现场演示和讲解。无线传输模块(信号和数据无线发射及接受模块)用于接收控制信号以及传输状态数据，无线传输模块通过无线传输单元进行测量、控制等数据和信息的传输操作，模块分为发射端和接受端，分别安装在驱动控制器和综合控制单元上；驱动控制器用于控制驱动部件动作，模拟探测器用于显示已捕获目标对象，视觉传感器用于测量光源的位置及状态信息，并反馈给综合控制单元进行系统操作。探测器轨道主要通过选择圆环形轨道作为转台运行轨迹模拟卫星轨道，布置在演示办公室内中部位置，移动平台通过驱动机构控制平台沿圆环轨道运行，达到模拟航天器绕地球轨道运行的效果。为了更加形象的展示演示效果，用光源模拟天上的脉冲星，布置在展示区域的边角位置，通过光源轨道上的光源支架来固定，光源支架可在光源轨道上绕模拟地球移动；所述光源支架设有高度调节装置，其自上向下可以进行伸缩调节，且其位置可以移动；光源安装完成后，测量、记录各光源相对轨道面中心位置的相对坐标；光源轨道与地球轨道同心，安装在演示办公室内天花板上，探测器轨道内部可以为光源供电。进一步，所述模拟探测器为轻质壳体结构，其上表面安装LED显示屏。进一步，所述模拟地球为轻质壳体半球形结构，用于真实展示地球效果，反映模拟探测器遮挡情况下的工作状态。进一步，所述转台装有蓄电池。为了不影响演示效果，同时避免自身电缆缠绕，转台自备蓄电池。进一步，所述光源支架设有高度调节装置。进一步，所述光源支架与光源轨道的配合连接方式为滑动配合连接或滚动配合连接。进一步，所述光源轨道内置有为光源供电的电源，光源可直接由光源轨道供电，节省了电缆线路，减少电缆由于运动而缠绕现象的发生，操作便捷；光源轨道外部绝缘，避免由于光源轨道漏电事故的发生，有效地保护了工作人员的安全。进一步，所述系统电源和综合控制单元采用通用电源，并配有电源箱，光源也可以采用通用电源供电。进一步，所述光源不少于两个时，不同光源的颜色不同，以模拟不同的脉冲星，在显示单元中的显示功能区显示不同的颜色，以相互区分不同的捕获状态，同时均与白色常态相区分。本技术通过自动控制和手动控制两种捕获跟踪模式，可以真实模拟星载探测器的工作原理和捕获跟踪过程，并可以形象地展示星载指向跟踪机构的功能作用和工作过程。本技术具有的优点和积极效果是:( I)本演示系统首次应用于X射线脉冲星地面演示验证，实现了地面模拟X射线脉冲星捕获跟踪从无到有的突破，为探测器在航天器上搭载奠定了充分的试验基础。(2)本演示系统采用光源模拟脉冲星，圆弧轨道模拟地球轨道，移动平台模拟航天器，LED显示屏模拟探测器，同时，增加模拟地球仪(半球)模拟航天器绕地球运行时探测器受到地球遮挡状态的影响，控制移动平台和指向跟踪机构的协调运动实现探测器对光源的跟踪和捕获，达到了探测器捕获X射线脉冲星信号真实过程可视化的效果。(3)本演示系统采用二维指向机构来搭载模拟探测器，机构具有回转和俯仰功能，满足探测器半球范围内的指向需求，大大提高了捕获目标的功能，探测器实时显示捕获状态，展示效果更加直观明了。(4)本演示系统的光源通过光源轨道进行安装和固定，轨道内置供电线路，避免了外接电缆的接入，提高了系统供电的安全性。同时，光源的高度和平面位置可以任意调节，光源的数量可以根据任务需求增加或减少，提高了系统模拟演示的适应和扩展能力。(5)本演示系统的移动部件采用蓄电池进行供电，避免电缆缠绕，数据和信号通过无线模块进行传输与接收，减少了系统电连接附件的数量，提高了系统的安全性能和维护性能及供电的安全性。(6)本演示系统的演示单元通过动画模拟捕获的过程，显示探测器实时的跟踪状态，与实物运行功能互补，更能充分的展示捕获的状态。【附图说明】图1为本X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统的具体实施例的系统组成框图；图2为本X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统的空间布置俯视图；图3为本X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统的空间布置立体示意图；图4为本X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统自动捕获工作示意图；图5为本X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统手动捕获工作示意图。图中:1.综合控制单元，2.演示单元，3.移动平台，4.探测器轨道，5.光源，6.光源轨道,7.模拟探测器,8.模拟地球,9.无线传输模块，10.系统电源，51.红色光源，52.绿色光源，53.蓝色光源，54.黄色光源，A表示参观方向。【具体实施方式】为了对本技术更加深入的了解，下面列举一具体实施例，并结合附图，对本技术做进一步的详细说明。本实施例是一种可以对X射线脉冲星导航探测器的捕获跟踪原理进行地面验证，并对探测器的工作方式进行模拟演示的地面演示系统。本演示系统位于一演示实验室内，首先在演示实验室地面中央位置布置有模拟地球(半球)8，模拟地球8周围安装一个圆形探测器轨道4，此轨道直径为3m ;圆形探测器轨道4上安装有移动平台3，移动平台3由转台和底座组成，底座采用电机驱动，通过齿轮、皮带轮或者滚轮传动驱使移动平台3在探测器轨道4上运行，即绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统，其特征在于：包括综合控制单元（1）、演示单元（2）、移动平台（3）、探测器轨道（4）、光源（5）、光源轨道（6）、模拟探测器（7）、模拟地球（8）、无线传输模块（9）和系统电源（10）；所述综合控制单元（1）设有无线传输模块（9）；所述移动平台（3）包括转台和底座，转台安装在底座上，底座安装在探测器轨道（4）上，所述转台可二维转向角度调整，转台上安装有驱动部件控制器、无线传输模块（9）和模拟探测器（7）；所述探测器轨道（4）为圆环形轨道，且与模拟地球（8）同心；所述光源（5）不少于一个，且固接在光源支架上，光源支架配合连接在光源轨道（6）上，且能在光源轨道上移动；所述光源轨道（6）位于演示办公室的顶端，且与探测器轨道（4）共轴心；所述模拟探测器（7）上安装有显示屏，且内置有视觉传感器。

【技术特征摘要】
1.一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统，其特征在于:包括综合控制单元(I)、演示单元(2)、移动平台(3)、探测器轨道(4)、光源(5)、光源轨道(6)、模拟探测器(7)、模拟地球(8)、无线传输模块(9)和系统电源(10);所述综合控制单元(I)设有无线传输模块(9)；所述移动平台(3)包括转台和底座，转台安装在底座上，底座安装在探测器轨道(4)上，所述转台可二维转向角度调整，转台上安装有驱动部件控制器、无线传输模块(9)和模拟探测器(7);所述探测器轨道(4)为圆环形轨道，且与模拟地球(8)同心；所述光源(5)不少于一个，且固接在光源支架上，光源支架配合连接在光源轨道(6)上，且能在光源轨道上移动；所述光源轨道(6)位于演示办公室的顶端，且与探测器轨道(4)共轴心；所述模拟探测器(7)上安装有显示屏，且内置有视觉传感器。2.根据权利要求1所述的X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统，其特征在于:所述模拟探测器(7)为轻质壳体结构。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振新，莫丽东，李博，孟建民，冉江南，帅平，
申请(专利权)人：天津航天机电设备研究所，
类型：实用新型
国别省市：