一种太阳矢量地面模拟系统及安装校准方法与流程

本申请涉及太阳矢量地面试验，尤其涉及一种太阳矢量地面模拟系统及安装校准方法。

背景技术：

1、星载太阳敏感器在地面测试时，为了准确模拟太阳敏感器与太阳之间的相对方位，需要使用太阳模拟器来模拟真实的太阳光照条件，并结合高精度三轴转台建立卫星本体与太阳之间的方位关系，以形成地面模拟系统，从而对太阳敏感器硬件性能和太阳敏感器定姿算法进行全面验证。由于太阳模拟器发出的光斑内均为平行光，因此在太阳模拟器光斑能够覆盖星载太阳敏感器运动区域的前提条件下，为保证光斑区域内太阳光线的准直角要求，仅需太阳模拟器光轴方向与搭载星载太阳敏感器的三轴转台工作面法线方向相平行，使得太阳模拟器的光线垂直照射星载太阳敏感器。

2、传统星载太阳敏感器通过地面模拟系统测试光照环境模拟时，三轴转台为水平安装，仅能实现俯仰±90°、偏航±90°、滚转±180°姿态范围内太阳矢量的模拟，对卫星姿态运动模拟范围较小，难以满足模拟卫星全姿态下太阳矢量方向的需求。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种太阳矢量地面模拟系统及安装校准方法，旨在解决现有地面模拟系统对卫星姿态运动模拟范围较小的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供一种太阳矢量地面模拟系统，包括光学平台，光学平台上分别设置有太阳模拟器、光电经纬仪和卫星姿态运动模拟器，光电经纬仪位于太阳模拟器和卫星姿态运动模拟器之间；其中，卫星姿态运动模拟器包括设置于光学平台上的支撑架，支撑架顶部设置有三轴转台。

3、可选地，光电经纬仪包括设置于光学平台上的仪器架，仪器架上活动设置有望远镜，望远镜包括镜筒，镜筒内设置有物镜与弯管目镜。

4、可选地，太阳模拟器底部设置有多个地脚，太阳模拟器通过地脚连接于光学平台上，地脚高度可调。

5、可选地，光学平台上可拆卸连接有多组有锁紧机构，锁紧机构用于将地脚固定于光学平台上。

6、本申请还提供一种安装校准方法，用于安装校准如上述的一种太阳矢量地面模拟系统，包括以下步骤：

7、在光学平台上分别安装太阳模拟器、光电经纬仪和卫星姿态运动模拟器，并进行粗调；

8、获取太阳模拟器的光轴；

9、将光轴与标准轴进行平行校准；其中，标准轴为光电经纬仪的望远镜的视准轴；

10、反转并锁定标准轴；

11、调整三轴转台的转动角度，以使三轴转台的工作面法线与标准轴平行。

12、可选地，反转并锁定标准轴，包括：

13、在三轴转台靠近光电经纬仪方向安装立方镜；

14、调整地脚高度，以使光电经纬仪的垂直角h读数小于±0.02°；

15、将三轴转台调整为初始工作状态，打开光电经纬仪的自准直模式；

16、调节光电经纬仪，以使光电经纬仪在自准直模式下的激光打在立方镜上；

17、获取调节光电经纬仪时的水平角读数v1与垂直角读数h1；

18、水平转动光电经纬仪，水平转动的角度为v2＝v1±180°；

19、垂直转动光电经纬仪，垂直转动的角度为h2＝-h1。

20、可选地，光电经纬仪的垂直角h每调整σ度所需调整的地脚高度差为：δl＝tanσ×l；式中，l为光电经纬仪距离太阳模拟器和三轴转台的距离。

21、可选地，光电经纬仪的垂直角h的调节范围为：δθ'＝±tan(h/d)；式中，h为立方镜的边长，d为太阳模拟器的有效工作距离，且d＝2l。

22、可选地，调整三轴转台的转动角度，以使三轴转台的工作面法线与标准轴平行，包括：

23、观察弯管目镜，以观测到一条清晰十字线和一条模糊十字线；

24、调整三轴转台的转动角度，以使清晰十字线和模糊十字线重合，使得三轴转台的工作面法线与标准轴平行。

25、可选地，调整三轴转台的转动角度，以使三轴转台的工作面法线与标准轴平行之后，还包括以下步骤：

26、记录调整三轴转台的转动角度在x、y、z轴方向分别为u、v、ω；

27、将转动角度u、v、ω作为后续试验中三轴转台归位的角度。

28、可选地，获取太阳模拟器的光轴，包括：

29、使光电经纬仪处于太阳模拟器与三轴转台中间，并朝向太阳模拟器，调整光电经纬仪以使望远镜处于太阳模拟器的光斑正中心；

30、更换太阳模拟器的光栅为针孔光栅，以使太阳模拟器发出光线，以形成光轴。

31、可选地，将光轴与标准轴进行平行校准，包括：

32、取黑色盖片放置于望远镜前，找到光线的落点，调整光电经纬仪位置与高度，以使光线的落点落在望远镜的物镜上；

33、取走黑色盖片，打开光电经纬仪，观察弯管目镜并调整光电经纬仪水平转动与垂直转动，直到物镜中出现光点，使得光轴与标准轴平行。

34、可选地，在光学平台上分别安装太阳模拟器、光电经纬仪和卫星姿态运动模拟器，并进行粗调，包括：

35、将太阳模拟器和卫星姿态运动模拟器安装于光学平台上；

36、粗调太阳模拟器的地脚，使得太阳模拟器射出的光斑覆盖三轴转台的工作区域；

37、将地脚进行固定；

38、将光电经纬仪架设在光学平台上，并使光电经纬仪处于太阳模拟器与三轴转台之间。

39、本申请所能实现的有益效果如下：

40、本申请包括光学平台，光学平台上分别设置有太阳模拟器、光电经纬仪和卫星姿态运动模拟器，光电经纬仪位于太阳模拟器和卫星姿态运动模拟器之间；其中，卫星姿态运动模拟器包括设置于光学平台上的支撑架，支撑架顶部设置有三轴转台。因此，本申请中的三轴转台通过支撑架实现竖直安装，然后再通过光电经纬仪可实现太阳模拟器的光轴与三轴转台的工作面法线的高平行度校准，使得地面试验平台的光照模拟准直角更接近于卫星真实工作环境，从而使得三轴转台的竖直安装方式具备可行性，满足了俯仰±90°、偏航±180°、滚转±180°的运动模拟范围，实现了对卫星姿态运动的全姿态模拟。

技术特征：

1.一种太阳矢量地面模拟系统，其特征在于，包括光学平台，所述光学平台上分别设置有太阳模拟器、光电经纬仪和卫星姿态运动模拟器，所述光电经纬仪位于所述太阳模拟器和所述卫星姿态运动模拟器之间；其中，

2.如权利要求1所述的一种太阳矢量地面模拟系统，其特征在于，所述光电经纬仪包括设置于所述光学平台上的仪器架，所述仪器架上活动设置有望远镜，所述望远镜包括镜筒，所述镜筒内设置有物镜与弯管目镜。

3.如权利要求2所述的一种太阳矢量地面模拟系统，其特征在于，所述太阳模拟器底部设置有多个地脚，所述太阳模拟器通过所述地脚连接于所述光学平台上，所述地脚高度可调。

4.如权利要求3所述的一种太阳矢量地面模拟系统，其特征在于，所述光学平台上可拆卸连接有多组有锁紧机构，所述锁紧机构用于将所述地脚固定于所述光学平台上。

5.如权利要求1所述的一种安装校准方法，其特征在于，用于安装校准如权利要求3或4所述的一种太阳矢量地面模拟系统，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述反转并锁定所述标准轴，包括：

7.如权利要求6所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述光电经纬仪的垂直角h每调整σ度所需调整的地脚高度差为：δl＝tanσ×l；式中，l为所述光电经纬仪距离所述太阳模拟器和所述三轴转台的距离。

8.如权利要求7所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述光电经纬仪的垂直角h的调节范围为：δθ'＝±tan(h/d)；式中，h为所述立方镜的边长，d为所述太阳模拟器的有效工作距离，且d＝2l。

9.如权利要求6所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述调整所述三轴转台的转动角度，以使所述三轴转台的工作面法线与所述标准轴平行，包括：

10.如权利要求5或9所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述调整所述三轴转台的转动角度，以使所述三轴转台的工作面法线与所述标准轴平行之后，还包括以下步骤：

11.如权利要求5所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述获取所述太阳模拟器的光轴，包括：

12.如权利要求5所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述将所述光轴与标准轴进行平行校准，包括：

13.如权利要求5所述的一种安装校准方法，其特征在于，所述在所述光学平台上分别安装所述太阳模拟器、所述光电经纬仪和所述卫星姿态运动模拟器，并进行粗调，包括：

技术总结本申请公开了一种太阳矢量地面模拟系统及安装校准方法，系统包括光学平台，光学平台上分别设置有太阳模拟器、光电经纬仪和卫星姿态运动模拟器，光电经纬仪位于太阳模拟器和卫星姿态运动模拟器之间；其中，卫星姿态运动模拟器包括设置于光学平台上的支撑架，支撑架顶部设置有三轴转台，方法包括以下步骤：在光学平台上分别安装太阳模拟器、光电经纬仪和卫星姿态运动模拟器，并进行粗调；获取太阳模拟器的光轴；将光轴与标准轴进行平行校准；其中，标准轴为光电经纬仪的望远镜的视准轴；反转并锁定标准轴；调整三轴转台的转动角度，以使三轴转台的工作面法线与标准轴平行，本申请具有可提高卫星姿态运动模拟范围的优点。技术研发人员：龙克友,高双,廖文和,郑侃,傅腾飞,钱鹏俊受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15