[發(fā)明專(zhuān)利]一種星敏感器光軸熱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010691002.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111811540B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜偉鋒;高文杰;張惠;翟正一;金荷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01C25/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 章麗娟;周乃鑫

本發(fā)明公開(kāi)了一種星敏感器光軸熱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包含：真空罐；設(shè)在真空罐內(nèi)部的基準(zhǔn)棱鏡、五角棱鏡及星敏感器；所述基準(zhǔn)棱鏡安裝在真空罐側(cè)壁；所述五角棱鏡安裝在所述真空罐的后側(cè)；設(shè)在真空罐開(kāi)門(mén)處的第一大理石平臺(tái)；該大理石平臺(tái)上安裝有靜態(tài)多星模擬器；所述真空罐側(cè)壁安裝有兩個(gè)光學(xué)窗口；設(shè)在真空罐側(cè)壁外部的兩臺(tái)自準(zhǔn)直儀，所述兩臺(tái)自準(zhǔn)直儀分別面對(duì)著所述兩個(gè)光學(xué)窗口。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了由于內(nèi)方位元素變化和測(cè)量坐標(biāo)系與棱鏡坐標(biāo)系關(guān)系的變化引起的誤差量的測(cè)量的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及宇航類(lèi)星空探測(cè)技術(shù)，具體涉及一種星敏感器光軸熱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

星敏感器是以恒星星光為觀(guān)測(cè)對(duì)象的弱光光電敏感器。根據(jù)在軌工況，遮光罩會(huì)受到來(lái)自太陽(yáng)光的輻照，該輻照一方面會(huì)引起星敏感器受到雜散光干擾，另一方面該輻照會(huì)以熱的方式傳向星敏感器光機(jī)組件，引起星敏感器光軸漂移，最終影響星敏感器測(cè)試精度下降。

星敏感器是以恒星星光為觀(guān)測(cè)對(duì)象的弱光光電敏感器。根據(jù)在軌工況，遮光罩會(huì)受到來(lái)自太陽(yáng)光的輻照，該輻照一方面會(huì)引起星敏感器受到雜散光干擾，另一方面該輻照會(huì)以熱的方式傳向星敏感器光機(jī)組件，引起星敏感器光軸漂移，最終影響星敏感器測(cè)試精度下降。

熱穩(wěn)定的定義包含兩部分：a)內(nèi)方位元素變化：因溫度變化導(dǎo)致的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)方位元素的變化，主要是焦距變化引入的測(cè)量誤差；b)測(cè)量坐標(biāo)系與棱鏡坐標(biāo)系關(guān)系的變化：因溫度變化，導(dǎo)致偏置誤差的變化。然而，目前并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)檢測(cè)星敏感器光軸熱穩(wěn)定的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種星敏感器光軸熱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)由于內(nèi)方位元素變化和測(cè)量坐標(biāo)系與棱鏡坐標(biāo)系關(guān)系的變化引起的誤差量的測(cè)量的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種星敏感器光軸熱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，包含：真空罐，位于所述真空罐內(nèi)部的安裝平板、五角棱鏡支架、五角棱鏡、基準(zhǔn)棱鏡、星敏感器安裝支架、星敏感器、精密控溫儀和獨(dú)立控溫系統(tǒng)；所述五角棱鏡支架設(shè)置在所述安裝平板上，且遠(yuǎn)離所述真空罐的開(kāi)門(mén)的一端；所述星敏感器安裝支架設(shè)置在所述安裝平板上，且靠近所述真空罐的開(kāi)門(mén)的一端；所述五角棱鏡設(shè)置在所述五角棱鏡支架上；所述星敏感器設(shè)置在所述星敏感器安裝支架上；所述基準(zhǔn)棱鏡設(shè)置在所述星敏感器安裝支架的一側(cè)，所述五角棱鏡的光軸指向所述基準(zhǔn)棱鏡的光軸偏差處于預(yù)設(shè)角度范圍內(nèi)；精密控溫儀，其設(shè)置在所述星敏感器上，用于模擬在軌工況；獨(dú)立控溫系統(tǒng)，其設(shè)置在所述星敏感器安裝支架上，用于對(duì)所述星敏感器安裝支架提供恒溫；靜態(tài)多星模擬器，其位于所述真空罐外部，并靠近所述真空罐開(kāi)門(mén)處且面向所述星敏感器設(shè)置；雙向自準(zhǔn)直儀，其位于所述真空罐外部的一側(cè)，所述雙向自準(zhǔn)直儀中的一個(gè)用于對(duì)所述五角棱鏡進(jìn)行自準(zhǔn)直，另一個(gè)用于對(duì)所述基準(zhǔn)棱鏡進(jìn)行自準(zhǔn)直；調(diào)節(jié)所述真空罐，使得真空罐內(nèi)處于預(yù)設(shè)的測(cè)試條件，所述星敏感器對(duì)所述靜態(tài)多星模擬器發(fā)出的星點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)計(jì)算輸出此時(shí)的四元數(shù)數(shù)據(jù)，所述雙向自準(zhǔn)直儀輸出基準(zhǔn)棱鏡的三軸測(cè)量值，并根據(jù)所述四元數(shù)數(shù)據(jù)和所述三軸測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到所述星敏感器光軸熱穩(wěn)定數(shù)據(jù)。

可選地，在所述真空罐內(nèi)，除了所述五角棱鏡和所述基準(zhǔn)棱鏡的有效通光區(qū)域無(wú)熱控包覆外，其他部件均被熱控多層包覆。

可選地，所述獨(dú)立控溫系統(tǒng)位于所述星敏感器安裝支架和所述安裝平板之間，與所述星敏感器安裝支架直接接觸；所述安裝平板與所述獨(dú)立控溫系統(tǒng)之間采用聚四氟乙烯隔熱墊圈隔熱。

可選地，所述真空罐側(cè)壁設(shè)有兩個(gè)光學(xué)窗口；所述雙向自準(zhǔn)直儀中的兩臺(tái)自準(zhǔn)直儀分別對(duì)應(yīng)面對(duì)著所述兩個(gè)光學(xué)窗口。

可選地，還包括：第一大理石平臺(tái)和第二大理石平臺(tái)，其中，所述第一大理石平臺(tái)位于所述真空罐外部一側(cè)，所述雙向自準(zhǔn)直儀設(shè)置在所述第一大理石平臺(tái)上。所述第二大理石平臺(tái)位于所述真空罐外部，并靠近所述真空罐開(kāi)門(mén)處，所述靜態(tài)多星模擬器設(shè)置在所述第二大理石平臺(tái)上。