一种基于定标点映射关系的地面光热环境模拟方法与流程

本发明涉及一种地面光热环境模拟方法，具体涉及一种基于定标点映射关系的地面光热环境模拟方法，属于空间环境地面模拟。

背景技术：

1、空间目标在空间飞行时，其表面温度受到空间外热流影响较大。空间外热流是指空间目标在飞行时所受到的加热源，主要包括：太阳辐射、地球辐射和地球反照。为测试空间目标目标特性设计的合理性和正确性，需要在空间光电环境模拟系统中，复现空间光热环境，模拟空间外热流。

2、现有技术在空间环境模拟试验中，根据理论分析加载不同的模拟设备，如加载太阳模拟器用于模拟太阳辐射热流。现有试验方案依靠目标区测点进行环境模拟，需要在目标表面粘贴环境监测设备，不可避免地会对目标特性产生影响，进而导致模拟精度不够，达不到预期效果，有必要做出改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于定标点映射关系的地面光热环境模拟方法，目的是解决现有技术需要在目标表面粘贴环境监测设备，影响目标特性的问题。

2、本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

3、一种基于定标点映射关系的地面光热环境模拟方法，包括如下步骤：

4、步骤一、建立地面系统光热环境模型

5、根据地面模拟试验系统实际情况，先建立描述地面试验系统，建立地面试验内场光热环境仿真模型，对内场环境进行参数化建模；建立主要光特性、热特性的光热环境模型及内部设备模型，包括太阳模拟器、地球模拟器、地球反照模拟器、热沉；

6、步骤二、仿真模型标定与验证

7、测量地面试验系统各设备物性参数，通过地面光热环境标定试验完成各设备模型验证；

8、步骤三、确定定标点位置，建立与目标区映射关系

9、在目标测试区域外，设定大于等于2个点位作为地面模拟环境建立定标点，通过地面试验内场光热环境软件建立定标点处与目标区热流映射关系，通过控制定标点位置处热流达到地面模拟环境建立条件；

10、步骤四、基于定标点地面光热环境模拟

11、地面光热环境模拟试验中，依次开启模拟设备，获取定标点处测量值，根据映射关系判断目标区光热环境是否满足试验条件，完成地面光热环境建立。

12、作为优选方案，建立地面系统光热环境模型步骤中，建立太阳模拟器模型时，对太阳模拟器的辐射强度空间分布、光线发散角、光谱特性进行参数化建模，通过对在出光平面的太阳辐射热流密度进行参数化调整，实现与试验装置的实际出光特性相匹配。

13、作为优选方案，建立地面系统光热环境模型步骤中，建立地球模拟器模型时，根据地球模拟器的真实布置情况，对地球模拟器辐射的强度空间分布、光谱特性进行参数化建模，通过对地球模拟器辐射热流密度进行参数化调整，实现与实际出辐射特性相匹配。

14、作为优选方案，建立地面系统光热环境模型步骤中，建立地球反照模拟器模型时，地球反照模拟器的反照强度通过太阳反照率来设定，参数化模型定义为太阳反照率参数，对每个辐射带进行单独设定。

15、作为优选方案，建立地面系统光热环境模型步骤中，建立热沉模型时，将热沉等效为一个等温物体，其尺寸设定为实际热沉的尺寸，采用一个温度为tc的均温球壳体来进行模拟，参数为温度tc和发射率εc。

16、作为优选方案，建立与目标区映射关系步骤中，在目标区域外设定定标点位置，利用地面系统光热环境仿真软件，确定定标点位置与目标区辐射环境映射关系如下：

17、q定标点＝[k1,k2,……]q目标区。

18、本发明所取得的有益技术效果是：

19、通过建立高精度模拟地面内场复杂光热耦合环境模型，建立定标点与目标区映射关系，通过定标点实现对地面光热环境的量化模拟，可实现基于定标点映射关系达到地面模拟环境建立。与现有技术相比，由于不需要在目标表面粘贴环境监测设备，彻底避免了由此造成影响目标特性的问题，提高了模拟精度，具有突出的实质性特点和显著的进步。

技术特征：

1.一种基于定标点映射关系的地面光热环境模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的地面光热环境模拟方法，其特征在于，所述建立地面系统光热环境模型步骤中，建立太阳模拟器模型时，对太阳模拟器的辐射强度空间分布、光线发散角、光谱特性进行参数化建模，通过对在出光平面的太阳辐射热流密度进行参数化调整，实现与试验装置的实际出光特性相匹配。

3.根据权利要求1所述的地面光热环境模拟方法，其特征在于，所述建立地面系统光热环境模型步骤中，建立地球模拟器模型时，根据地球模拟器的真实布置情况，对地球模拟器辐射的强度空间分布、光谱特性进行参数化建模，通过对地球模拟器辐射热流密度进行参数化调整，实现与实际出辐射特性相匹配。

4.根据权利要求1所述的地面光热环境模拟方法，其特征在于，所述建立地面系统光热环境模型步骤中，建立地球反照模拟器模型时，地球反照模拟器的反照强度通过太阳反照率来设定，参数化模型定义为太阳反照率参数，对每个辐射带进行单独设定。

5.根据权利要求1所述的地面光热环境模拟方法，其特征在于，所述建立地面系统光热环境模型步骤中，建立热沉模型时，将热沉等效为一个等温物体，其尺寸设定为实际热沉的尺寸，采用一个温度为tc的均温球壳体来进行模拟，参数为温度tc和发射率εc。

6.根据权利要求1～5其中任意一项权利要求所述的地面光热环境模拟方法，其特征在于，所述建立与目标区映射关系步骤中，在目标区域外设定定标点位置，利用地面系统光热环境仿真软件，确定定标点位置与目标区辐射环境映射关系如下：

技术总结本发明提出一种基于定标点映射关系的地面光热环境模拟方法，属于空间环境地面模拟技术领域，包括如下步骤：步骤一、建立地面系统光热环境模型；步骤二、仿真模型标定与验证；标定各设备物性参数，并测量标定目标区域真实的光谱辐射及热流情况，进行仿真模型校验；步骤三、在目标测试区域外，设定大于等于2个点位作为地面模拟环境建立定标点，并建立定标点处与目标区热流映射关系，通过控制定标点位置处热流达到地面模拟环境建立条件；步骤四、基于定标点地面光热环境模拟；根据映射关系判断目标区光热环境是否满足试验条件。本发明所述技术方案由于不需要在目标表面粘贴环境监测设备，减少监测装置对目标光电特性的影响，提高了模拟精度。技术研发人员：蔡雯琳,薛莲,朱紫辉,高路,孟刚,刘佳琪,刘鑫,陆伟,李建华,薛峰,张涵,李志峰,高欣浩受保护的技术使用者：北京航天长征飞行器研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/29