[發明專利]方位角自動調整的太陽光照模擬裝置和方法

有效

• 申請號: 201210279822.9
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102789240A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 方偉;王紅睿;王玉鵬;葉新
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于太陽光照模擬技術領域，具體涉及方位角自動調整的太陽光照模擬裝置和方法。

背景技術

航天器上的太陽跟蹤裝置，如對日定向的太陽電池帆板、太陽望遠鏡等儀器精密對日的太陽跟蹤設備等，都是高投入、高風險的航天產品。為有效控制研制風險，保證航天產品可靠性，需通過大量的太陽光照仿真試驗來驗證其設計方案。為了貼近太空飛行的實際環境，要求試驗中模擬太陽光的輻照度、發散角等指標滿足要求，同時模擬太陽光的方位角或高度角嚴格按照在軌飛行時的情況變化。

如圖1所示，航天器上的太陽光方位角示意圖，圖中OS是單位太陽矢量，OD是單位太陽矢量OS在待測試裝置安裝基準面上的投影。太陽光方位角γ為OD與安裝基準面X軸正方向或待測試裝置X軸正方向的夾角。

為檢測航天器上太陽跟蹤裝置單自由度的太陽跟蹤性能，大多數采用“單自由度轉臺”的方案。在這種“單自由度轉臺”的方案中，太陽模擬器位置固定，太陽跟蹤設備以給定的速率隨單自由度轉臺運動?？紤]到地面太陽光照仿真試驗時間長，可能長達幾百個小時，與太陽跟蹤裝置安裝于地面的靜止方案相比，這種運動太陽跟蹤裝置的方案增加了航天產品碰撞、跌落、損壞電氣連接線等危險發生的可能性。同時，這種方法建立的模擬太陽光照環境不直觀，不便于測試人員工作，測試人員需隨轉臺旋轉來觀察、掌握太陽跟蹤設備的太陽指向情況，或要跟著轉臺在運動中測試太陽跟蹤裝置的特定信號。另外，為了避免太陽跟蹤裝置外部電源線、信號線等電氣連接線變形，例如拉長、纏繞等，還需改變太陽跟蹤裝置方案設計，在長時間地面試驗中，選用較長的或加強的電源線、信號線等，造成太陽跟蹤裝置的地面試驗件與在軌工作件狀態不一致。

申請號201020564644.0，實用新型名稱為“智能型人造太陽實驗系統”專利文件公開了在兩個方向上移動氙燈，從而改變模擬太陽光的俯仰角和方位角。其中，系統的光源是氙燈，而不是太陽模擬器。如果光源僅僅是氙燈，難以滿足航天器上太陽跟蹤裝置的試驗要求。

發明內容

為了解決現有技術無法提供輻照度、模擬太陽光的發散角、不均勻度等各項指標良好的模擬太陽光，本發明提供了方位角自動調整的太陽光照模擬裝置和方法，可用于航天器上、地面上各種太陽跟蹤裝置的太陽光照仿真試驗。

方位角自動調整的太陽光照模擬裝置包括小型太陽模擬器，該裝置還包括導軌、位移傳動裝置、反射鏡、運動平臺、旋轉傳動裝置、高度調整機構、人機交互單元和電控單元；反射鏡與高度調整機構相連；反射鏡與旋轉傳動裝置相連，旋轉傳動裝置安裝在運動平臺上；位移傳動裝置安裝在運動平臺；運動平臺安裝在導軌上；

小型太陽模擬器提供模擬太陽光；

人機交互單元和電控單元用于完成對太陽光照模擬裝置的自動控制。

方位角自動調整的太陽光照模擬方法包括以下步驟：

步驟一：旋轉或調整小型太陽模擬器的高度，使小型太陽模擬器主光軸AB對準反射鏡的中心；

步驟二：初始化電控單元；

步驟三：將小型太陽模擬器主光軸AB到待測太陽跟蹤裝置的垂直距離h，與方位角變化相關的設置數據D_p，包括方位角初始值、方位角變化模式、方位角變化速度參數，通過人機交互單元發送到電控單元；

步驟四：人機交互單元發送光照試驗開始指令到電控單元；

步驟五：電控單元根據方位角變化設置數據D_p，計算當前時間t的參考太陽方位角γd(t)

γ_d(t)=g(t,D_p)

其中函數g(?)為計算期望入射模擬太陽光方位角的函數；

計算時刻t的反射鏡繞軸線方向CD的傾角參考β_d(t)

βd(t)=γd(t)2+3π4;]]>