[發明專利]動態LCOS拼接式星模擬器及星敏感器地面標定裝置

有效

• 申請號: 201410369099.2
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104457785B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 劉石;孫高飛;張國玉;王凌云;蘇拾;鄭茹;王浩君;何洋
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及航天器地面標定技術，尤其涉及一種動態LCOS拼接式星模擬器及星敏感器地面標定裝置。

背景技術

隨著航天科技的發展，空間飛行器已經越來越趨向于采用空間光學姿態敏感器進行實時姿態的捕捉與測量，而采用星光制導來代替慣導，用星圖實時校正、穩定飛行器姿態來代替單軸或三軸陀螺穩定態的星敏感器，目前已經得到廣泛的應用，飛行器可以根據其實時提供的飛行位置偏差和姿態偏差，隨時啟動伺服系統以校正這些偏差。

星模擬器作為星敏感器地面標定設備的重要組成部分，用于模擬天空中星的位置、亮度以及光譜特性等。星模擬器按照工作方式的不同可以分為靜態星模擬器和動態星模擬器。靜態星模擬器實質是一個平行光管，在焦面位置放置星點板，經光源照射后，星點板就可以通過平行光管成像到無窮遠來模擬星圖，這種星模擬器的結構簡單，沒有實時性要求，可以實現單星張角、星點位置和星等的高精度模擬，但只能模擬單一的星圖，靈活性不高。動態星模擬器則通常以液晶光閥等作為星圖顯示器件，通過計算機軟件對各個像素點的控制，實現對星圖的動態模擬和星點的星等控制。這種星模擬器結構較為復雜，對星圖刷新率要求高，而且由于在模擬星點時受到像素尺寸和圖像分辨率的制約，往往模擬精度不如靜態星模擬器高。

發明內容

本發明提供一種動態LCOS拼接式星模擬器及星敏感器地面標定設備，利用LCOS作為星圖顯示器件，憑借LCOS具有像素尺寸小的優勢，提出兩片LCOS拼接技術擴大像面，以提高星圖模擬的精度和靈活性。

所述LCOS，Liquid Crystal on Silicon，即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一種基于反射模式，尺寸非常小的矩陣液晶顯示裝置。

本發明提供一種動態LCOS拼接式星模擬器，包括：

星圖顯示系統，包括星圖修正模塊、星圖控制模塊、LCOSⅠ和LCOSⅡ。

所述星圖修正模塊用于根據恒星理論星間角距（國家天文臺野外觀星后給出理論星間角距）修正所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ顯示的星點位置，擬合星點位置修正方程，將所述星點位置修正至符合所述理論星間角距模擬精度，并將所述星點位置修正方程寫入所述星圖控制模塊；

所述星圖控制模塊用于根據星敏感器輸出的用于指示當前時刻星點位置的星位指示信號、用于指示當前時刻星點亮度的星等指示信號和所述星圖修正模塊寫入所述星圖控制模塊的所述星點位置修正方程，產生當前時刻的星位控制信號和星等模擬信號，并輸出；

所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ與所述星圖控制模塊相連，所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ接收所述星圖控制模塊產生的當前時刻的所述星位控制信號和所述星等模擬信號，產生模擬星圖，包括當前時刻的星點位置和星等亮度，并輸出；

所述星圖控制模塊同時控制所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ；

照明系統，包括模擬開關模塊、發光模塊、準直光模塊和PBS棱鏡；

所述模擬開關模塊包括模擬開關和模擬通路，所述模擬開關用于控制所述模擬開關模塊的工作狀態，所述模擬通路與所述星圖控制模塊連接，用于接收所述星圖控制模塊發送的當前時刻的所述星等模擬信號，并輸出；

所述發光模塊包括放大及電流驅動電路和LED，所述放大及電流驅動電路與所述LED相連，所述放大及電流驅動電路與所述模擬開關模塊相接，所述放大及電流驅動電路用于將接收到的所述星等模擬信號進行放大和電壓—電流變換處理，產生電流輸出信號，以驅動所述LED發光；

所述準直光模塊包括橢球反射鏡、第一正透鏡和第一負透鏡，所述橢球反射鏡具有第一焦點和第二焦點，所述第一焦點上放置所述LED，所述LED經過所述橢球反射鏡后，光線會聚于所述橢球反射鏡的第二焦點上，所述第二焦點與所述第一正透鏡和所述第一負透鏡形成的組合光學系統的焦點重合，所述LED發出的經過所述橢球反射鏡第一焦點會聚于所述橢球鏡第二焦點的所述光線，經過所述第一正透鏡和所述第一負透鏡后，輸出平行光，所述平行光經過所述PBS棱鏡，照亮所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ；

所述PBS，Polarized Beam Splitter，即偏振分光棱鏡，將入射的非偏振光分為兩束垂直的線偏光，所述PBS棱鏡具有分光面，所述分光面用來將所述LED發出的經過所述準直光模塊的所述平行光調制為P偏振光Ⅰ和S偏振光Ⅰ；