[發明專利]一種空間目標光學特性實測條件的室內模擬裝置

有效

• 申請號: 201510081245.6
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104792346B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 徐融;趙飛;楊新;項磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01D11/00
• 分類號: G01D11/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 張瑜,仇蕾安

技術領域

本發明屬于空間目標光學特性測量領域，尤其涉及一種空間目標光學特性實測條件的室內模擬裝置。

背景技術

空間目標光學特性室內模擬技術，是采用設備和方法在實驗室模擬空間目標所面臨的空間光照條件、同時模擬光源-目標-探測器的相對幾何關系，目的是實現對實際觀測過程(地基望遠鏡觀測、天基載荷觀測)和觀測數據的平行模擬。采用實驗室模擬，可以輔助建立目標光學特性的各類理論模型、可以比對實際觀測數據來研究目標形狀、相位角、材料特性、旋轉特性等多類因素對目標光學特性的影響，以更有效的識別已知和未知的在軌目標。空間目標光學特性室內模擬裝置的關鍵技術之一是裝置的幾何布局與角度映射方法。

空間目標光學特性室內模擬技術在模擬光源-目標-探測器的相對幾何關系時，由于條件限制，在實驗室構建和實際觀測情況下直接對應的“以衛星本體坐標為基準”的設備布局方法，即目標模型不動，太陽模擬器繞著目標作任意角度的2軸旋轉、探測器同時也繞著目標模型作任意角度的2軸旋轉，是不可行的。原因是空間不夠大、太陽模擬器和接收器通常較重，轉動機構承重限制不能支撐他們并保證精度，如圖1所示。

因此在實驗室模擬裝置的建設時，需要建立適合于實驗室條件下的裝置布局，并且采用角度映射的辦法，實現與實際觀測等效并容易實現的相對幾何關系。

已有的室內模擬裝置，如美國Optical Measurements Center(OMC)at NASA/JSC，(National Aeronautics and Space Administration/Johnson Space Center)(國家航空航天局/約翰遜空間中心的光學測量中心)的相關裝置，如圖2所示。

美國OMC光學測量中心主要開展空間碎片的室內光學特性測量，其采用了角度映射的方法把測量空間映射到水平面內。如圖2所示，目標模型位于實驗室中心的工業機械臂上，可操縱其實現三軸轉動。一座橫梁支架橫跨整個實驗室，橫梁下方有一條圍繞實驗場中心軸旋轉的旋臂，光源位于旋臂的長臂一端，短臂一端固定黑背景用于吸收雜散光并用配重平衡，探測器固定在實驗室一側不動并始終指向待測目標。

該系統優點是全系統用計算機控制，采用“3+1”軸的操控方式，只需操作機械臂調整目標本身三軸姿態，而光源和探測器之間的觀測相位角可始終保持在水平面單軸變化，無需上下移動。這一裝置實現了目標任意角度光照和觀測的同時，較以衛星本體坐標為基準的設備布局方法大大簡化了設備布置，降低了成本。

但是該方案存在著不足之處：該方案為實現旋臂的360度旋轉需要較大的圓形實驗空間，需建立專用大面積實驗室。中央機械臂雖然能實現目標的三軸姿態控制，但其承重能力小、姿態角精度低、中心點穩定度不足。另外對于大尺寸目標測量，需要使用大口徑太陽模擬光源，其體量較大難以在旋臂上安裝使用，因此該方案仍只適用于低精度模擬測量小尺寸空間碎片的光學特性。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種空間目標光學特性實測條件的室內模擬裝置。本發明僅用原本一半的空間，并簡捷的實現了空間目標任意姿態、任意光照角度下，高角度精度、大尺寸模型的光學特性的測量。

本發明的空間目標光學特性實測條件的室內模擬裝置，其包括光源(1)、反射鏡(2)、三軸轉臺(3)、探測器(4)、探測器導軌(5)、空間目標模型(6)和探測器支架(7)；

在室內選取一半圓區域，在半圓區域的圓心處安裝三軸轉臺(3)；

在所述半圓區域外部安裝光源(1)、反射鏡(2)，光源(1)發出的光通過反射鏡(2)反射至安裝于三軸轉臺(3)的空間目標模型(6)上；

探測器支架(7)一端安裝探測器(4)，另一端與三軸轉臺連接，圍繞三軸轉臺進行180度運動，且運動軌跡為所述半圓區域的圓弧；

探測器導軌(5)，為半六邊形，且六邊形的中心與半圓區域的圓心重合，探測器支架(7)通過活動支點配件可活動的連接于探測器導軌(5)，活動支點配件可沿探測器導軌(5)運動，同時可沿探測器支架(7)的延伸方向運動；