[發明專利]一種X射線脈沖星地面捕獲跟蹤演示系統

有效

• 申請號: 201310465812.9
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103531072A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 李振新;莫麗東;李博;孟建民;冉江南;帥平
• 申請（專利權）人: 天津航天機電設備研究所
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G01C21/02;G01C25/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李震勇

技術領域

本發明涉及一種地面演示系統，適用于X射線脈沖星導航探測器捕獲跟蹤原理驗證和工作模式模擬展示。

背景技術

脈沖星是太陽系以外的遙遠天體，其位置坐標猶如恒星星表一樣構成一種高精度慣性參考系。脈沖星按一定頻率發射穩定的脈沖信號，其長期穩定度好于地球上最穩定的銫原子鐘。脈沖星可以提供絕好的空間、時間參考基準，是空間飛行器極好的天然導航信標。

探測器對X射線脈沖星信號的捕獲方式在地面無法直接觀測到，因此，需要在探測器搭載之前對捕獲跟蹤方式進行詳細的模擬。這就迫切需要一種能夠在地面上對X射線脈沖星探測器工作原理和捕獲跟蹤過程進行模擬驗證的演示系統。

本發明通過光源模擬脈沖星，圓弧軌道上的移動平臺模擬衛星軌道上的探測器，采用綜合控制單元控制平臺和機構運行，模擬星載機構的運行，采用演示單元實時顯示捕獲過程，達到真實模擬X射線脈沖星探測器工作原理和捕獲跟蹤過程的效果。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種能夠對X射線脈沖星導航探測器的捕獲跟蹤原理進行地面驗證、對探測器的工作方式進行模擬的演示系統，并且可以驗證星載指向跟蹤機構的工作性能，實現X射線脈沖星導航探測器工作過程的可視化。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種X射線脈沖星地面捕獲跟蹤演示系統，包括綜合控制單元、演示單元、移動平臺、探測器軌道、光源、光源軌道、模擬探測器、模擬地球、無線傳輸模塊和系統電源；所述綜合控制單元設有無線傳輸模塊；所述移動平臺包括轉臺和底座，轉臺安裝在底座上，底座安裝在探測器軌道上，所述轉臺可二維轉向角度調整，轉臺上安裝有驅動部件控制器、無線傳輸模塊和模擬探測器；所述探測器軌道為圓環形軌道，且與模擬地球同心；所述光源不少于一個，且固接在光源支架上，光源支架配合連接在光源軌道上，且能在光源軌道上移動；所述光源軌道位于演示辦公室的頂端，且與探測器軌道共軸心；所述模擬探測器上安裝有顯示屏，且內置有視覺傳感器。

綜合控制單元主要通過上位機儲存源程序，檢測系統當前狀態，發送、接收、處理、執行操作指令，控制整個系統的穩定運行。

演示單元主要通過顯示器來展示模擬脈沖星捕獲的原理和過程，并實時顯示捕獲的狀態，便于現場演示和講解。

無線傳輸模塊（信號和數據無線發射及接受模塊）用于接收控制信號以及傳輸狀態數據，無線傳輸模塊通過無線傳輸單元進行測量、控制等數據和信息的傳輸操作，模塊分為發射端和接受端，分別安裝在驅動控制器和綜合控制單元上；

驅動控制器用于控制驅動部件動作，模擬探測器用于顯示已捕獲目標對象，視覺傳感器用于測量光源的位置及狀態信息，并反饋給綜合控制單元進行系統操作。

探測器軌道主要通過選擇圓環形軌道作為轉臺運行軌跡模擬衛星軌道，布置在演示辦公室內中部位置，移動平臺通過驅動機構控制平臺沿圓環軌道運行，達到模擬航天器繞地球軌道運行的效果。

為了更加形象的展示演示效果，用光源模擬天上的脈沖星，布置在展示區域的邊角位置，通過光源軌道上的光源支架來固定，光源支架可在光源軌道上繞模擬地球移動；所述光源支架設有高度調節裝置，其自上向下可以進行伸縮調節，且其位置可以移動；光源安裝完成后，測量、記錄各光源相對軌道面中心位置的相對坐標；光源軌道與地球軌道同心，安裝在演示辦公室內天花板上，探測器軌道內部可以為光源供電。

進一步，所述模擬探測器為輕質殼體結構，其上表面安裝LED顯示屏。

進一步，所述模擬地球為輕質殼體半球形結構，用于真實展示地球效果，反映模擬探測器遮擋情況下的工作狀態。

進一步，所述轉臺裝有蓄電池。為了不影響演示效果，同時避免自身電纜纏繞，轉臺自備蓄電池。

進一步，所述光源支架設有高度調節裝置。

進一步，所述光源支架與光源軌道的配合連接方式為滑動配合連接或滾動配合連接。

進一步，所述光源軌道內置有為光源供電的電源，光源可直接由光源軌道供電，節省了電纜線路，減少電纜由于運動而纏繞現象的發生，操作便捷；光源軌道外部絕緣，避免由于光源軌道漏電事故的發生，有效地保護了工作人員的安全。

進一步，所述系統電源和綜合控制單元采用通用電源，并配有電源箱，光源也可以采用通用電源供電。

進一步，所述光源不少于兩個時，不同光源的顏色不同，以模擬不同的脈沖星，在顯示單元中的顯示功能區顯示不同的顏色，以相互區分不同的捕獲狀態，同時均與白色常態相區分。