[發明專利]高分辨率光柵型光譜導航儀設計系統及其設計方法

有效

• 申請號: 201410619263.0
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104457760B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 張偉;張嵬
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

1.一種高分辨率光柵型光譜導航儀設計系統，其特征在于，所述高分辨率光柵型光譜導航儀設計系統包括：

集光及導星子系統，包括導星模塊與集光模塊，導星模塊通過星點影像信息自主判讀反饋，完成對導航目標源的捕獲、跟瞄，集光模塊則完成對導航目標源來光信號的接收；

色散及成像子系統，包括色散模塊及成像光路，色散模塊包括主色散高密度階梯光柵和色散棱鏡，針對導航目標源來光信號，完成光路準直后由主色散高密度階梯光柵完成光譜主色散，再由色散棱鏡完成橫向色散，經后端成像系統記錄于敏感器上；

定標子系統，采用激光頻率梳技術，產生高精度高穩定度定標譜，對導航目標源來光信號的參考譜線進行高精度標定檢測；

環境伺服子系統，針對航天器在軌環境對測量結果的影響機理及效果，通過地面前期及在軌測定建立環境參數閉環控制，完成環境參數漂移修正；

頻率識別及拾取子系統，以譜圖為對象，結合定標數據將參考譜線固有頻率及多普勒頻移量輸出至探測器導航系統，探測器導航系統據此完成解算并獲取最終航天器速度及位置信息；

探測器導航系統，作為導航信息解算處理單元，根據前端提供的譜線中心波長信息，結合航天器測得的空間矢量信息，開展航天器在參考系下巡航速度解算，并積分獲取位置信息，完成導航數據的收集和整理。

2.一種高分辨率光柵型光譜導航儀設計系統的設計方法，其特征在于，所述高分辨率光柵型光譜導航儀設計系統的設計方法包括以下步驟：

步驟一，根據深空探測任務背景，結合軌道參數設計規劃并確定待觀測目標源，獲取其輻亮度、運動特性的物理信息，建立完整的目標源輸入參數數據庫；

步驟二，在步驟一基礎上，完成系統全過程能力計算，確定集光及導星子系統口徑及光路，配以導星模塊實現對星點像的自動識別，完成目標源捕獲及跟蹤，并設置光路切換功能，完成信號光與定標光的切換；

步驟三，在步驟二基礎上，利用波導光纖實現光能耦合及傳送，首先將信號光耦合導入光纖，傳送至狹縫并對其良好照明，其間充分考慮光纖的耦合損耗；

步驟四，在步驟三基礎上，對狹縫的出射照明光信號進行準直處理，照射至色散模塊進行分光，完成主色散和橫向色散兩維處理過程，后經成像系統成像記錄獲得譜圖；

步驟五，在步驟三、步驟四基礎上，譜圖獲取過程中穿插完成定標，準確獲取譜線信息；

步驟六，在步驟五基礎上，考量譜圖獲取過程中在軌環境對測量精度的影響，通過地面前期及在軌測定的環境參數，由環境伺服子系統對探測數據實施環境參數漂移修正；

步驟七，在步驟五、步驟六基礎上，由頻率識別及拾取子系統完成譜圖參考譜線峰值定位及提取，結合定標數據將參考譜線固有頻率及多普勒頻移量輸出至探測器導航系統，后者據此完成解算并獲取最終航天器速度及位置信息。