一种紫外恒星地球模拟器

摘要

本发明公布了一种紫外恒星地球模拟器，包括恒星模拟器和紫外地球模拟器。恒星模拟器用来模拟来自无穷远的星座图像，地球模拟器用来模拟来自无穷远的紫外地球图像。紫外恒星地球模拟器通过立式调整机构安装在紫外导航敏感器上，星座图像与紫外地球图像叠加，同时被紫外导航敏感器识别。

说明书

技术领域

本发明涉及航天器地面标定技术，尤其涉及一种紫外恒星地球模拟器。 

背景技术

传统的紫外恒星地球模拟器主要由黑色平板、LED灯、光纤、氘灯、滤光片和调制盘等组成，在黑色平板中间安装LED灯模拟地球，在LED灯周围开N个透光孔模拟恒星，且每个透光孔装配一根光纤和一个氘灯，调制盘安装在氘灯和光纤入口之间，调制盘上设多组不同波段的滤光片，通过马达驱动调制盘转动带动滤光片转动使光纤辐射出不同谱段的紫外光，该方法占用空间大，操作复杂，且由于没有光学系统，无法实现恒星与地球的距离模拟。 

为了满足恒星与地球的无穷远距离模拟，需要一种紫外恒星地球模拟器，能够方便的模拟来自无穷远的星座图像和紫外地球图像，且操作简单、体积小。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种结构简单、模拟星座类型多、星空与地球模拟效果逼真的紫外恒星地球模拟器。 

本发明的技术解决方案是：设计一种紫外恒星地球模拟器，包括恒星模拟器和紫外地球模拟器。恒星模拟器用来模拟来自无穷远的星空图像，地球模拟器用来模拟来自无穷远的紫外地球图像。紫外恒星地球模拟器通过立式调整机构安装在紫外导航敏感器上，星座图像与紫外地球图像叠加，同时被紫外导航敏感器识别。

恒星模拟器包括光源、滤光片、星点分划板、准直光学系统和准直镜筒组成。由光源发出的光线，经过滤光片后照亮位于准直光学系统焦面位置的星点分划板，星点分划板上的星座图像经过准直光学系统后，以平行光的形式出射，被紫外导航敏感器接收，由此实现来自无穷远的星座图像模拟。

光源、滤光片、星点分划板和准直光学系统均安装在准直镜筒内部。

恒星模拟器还包括恒星模拟器立式调整机构，用于保证恒星模拟器与紫外导航敏感器之间的相对位置精度。

恒星模拟器的工作波长范围为500nm-800nm，星图模拟精度优于10″，星图视场为39°。

恒星模拟器可根据使用需求，更换星点分划板，实现多幅星座图像的模拟。

紫外地球模拟器包括紫外光源、紫外滤光片、地球分划板、紫外准直光学系统和紫外准直镜筒组成。由紫外光源发出的光线，经过紫外滤光片后照亮位于紫外准直光学系统焦面位置的地球分划板，地球分划板上的地球图像经过紫外准直光学系统后，以平行光的形式出射，被紫外导航敏感器接收，由此实现来自无穷远的地球图像模拟。

紫外光源、紫外滤光片、地球分划板和紫外准直光学系统均安装紫外准直镜筒内部。

紫外地球模拟器还包括紫外地球模拟器立式调整机构，用于保证紫外地球模拟器与紫外导航敏感器之间的相对位置精度。

紫外地球模拟器的工作波长范围为350nm-360nm，地球张角模拟精度优于0.05°，地球视场为28°。

紫外地球模拟器可根据使用需求，更换地球分划板，实现相对于紫外导航敏感器光轴不同位置的地球图像模拟。

恒星模拟器和紫外地球模拟器均为独立设计，使用时互不干扰。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明设计准直光学系统供恒星模拟器使用，实现了来自无穷远处星图的模拟，在保证星图模拟精度的前提下，实现了距离模拟；设计紫外准直光学系统供紫外地球模拟器使用，实现了来自无穷远处地球图像的模拟，在保证地球张角模拟精度的前提下，实现了距离模拟；模拟的星座图像和地球图像同时被紫外导航敏感器接收，且恒星模拟器和紫外地球模拟器工作互不干扰。

附图说明

图1为本发明紫外恒星地球模拟器的结构示意图； 

图2为本发明的恒星模拟器的结构示意图；

图3为本发明的紫外地球模拟器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。 

如图1所示，本发明提供的一种紫外恒星地球模拟器包括恒星模拟器1和紫外地球模拟器2，恒星模拟器1发出的来自无穷远的星座图像被紫外导航敏感器5接收，紫外地球模拟器2发出的来自无穷远的地球图像也被紫外导航敏感器5接收。

如图2所示，恒星模拟器1包括光源11、滤光片12、星点分划板13、准直光学系统14和准直镜筒15等。光源11产生亮度可调的光线，光源11的波长范围为400nm-800nm；滤光片12用于模拟星光谱，滤光片12的工作波长范围为500nm-800nm；星点分划板13用于模拟星座图像，根据准直光学系统14的工作参数，精确计算每个星点在星点分划板13上的刻划位置，以保证星图模拟精度；准直光学系统14用于模拟恒星的无穷远距离。

恒星模拟器1的工作原理是由光源11发出亮度可调的光线，经过滤光片12，照亮位于准直光学系统14焦面位置的刻有若干个透光微孔的星点分划板13，星点分划板13经过准直光学系统14后，以平行光的形式出射，形成来自无穷远处的星座图像；光源11、滤光片12、星点分划板13、准直光学系统14均安装在准直镜筒15的内部；恒星模拟器1还包括恒星模拟器立式调整机构3，用于保证恒星模拟器1与紫外导航敏感器5之间的相对位置精度。

恒星模拟器1的准直光学系统14焦距为100mm，视场为28°，星点分划板13透光微孔的直径为0.01mm，单星张角为20″，利用星点位置修正方法，可消除光学像差，有利于保证星图模拟精度。

如图3所示，紫外地球模拟器2包括紫外光源21、紫外滤光片22、地球分划板23、紫外准直光学系统24和紫外准直镜筒25等。紫外光源21产生亮度可调的光线，紫外光源21的波长范围为350nm-400nm；紫外滤光片22用于模拟地球光谱，紫外滤光片22的工作波长范围为350nm-360nm；地球分划板23用于模拟地球图像，根据紫外准直光学系统24的工作参数，精确计算地球图像的刻划位置，以保证地球张角模拟精度；紫外准直光学系统24用于模拟地球的无穷远距离。

紫外地球模拟器2的工作原理是由紫外光源21发出亮度可调的光线，经过紫外滤光片22，照亮位于紫外准直光学系统24焦面位置的刻有地球图像的地球分划板23，地球分划板23经过紫外准直光学系统24后，以平行光的形式出射，形成来自无穷远处的地球图像；紫外光源21、紫外滤光片22、地球分划板23、紫外准直光学系统24均安装在紫外准直镜筒25的内部；紫外地球模拟器2还包括紫外地球模拟器立式调整机构4，用于保证紫外地球模拟器2与紫外导航敏感器5之间的相对位置精度。

紫外地球模拟器2的紫外准直光学系统24焦距为99mm，视场为39°，地球分划板23的地球长轴张角为17.31°±0.05°，地球短轴张角为17.26°±0.05°，刻划地球长轴直径为Φ30.42mm，刻划地球短轴直径为Φ30.33mm，利用地球位置修正方法，可消除光学像差，有利于保证地球张角模拟精度。

恒星模拟器1和紫外地球模拟器2工作时，互不干涉，恒星模拟器1通过恒星模拟器立式调整机构3，保证恒星模拟器1与紫外导航敏感器5之间的相对位置精度；紫外地球模拟器2通过紫外地球模拟器立式调整机构4，保证紫外地球模拟器2与紫外导航敏感器5之间的相对位置精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。