基于面陣地球敏感器半物理仿真地球模擬器的模擬方法與流程

本發明涉及星載地球敏感器地面測試設備技術，特別是指一種適用于面陣靜態地球敏感器半物理仿真試驗的地球模擬器姿態模擬方法。

背景技術：

地球敏感器，通常用于測量衛星相對于地球的俯仰姿態角和滾動姿態角，是衛星姿態敏感和控制分系統的關鍵單機之一，它通過對地球的紅外輻射敏感，提供參考信號以使空間飛行器保持兩軸穩定的儀器，它的測量精度和可靠性直接關系到衛星姿態是否精確和穩定。

地球模擬器作為地球敏感器的地面檢測設備，為地球敏感器提供性能測試和精度標定。地球模擬器主要由地球紅外輻射模擬單元、姿態模擬單元、系統控制單元等組成，用于模擬地球紅外輻射的冷板上根據不同特征軌道高度而開有不同的光闌孔，熱板的紅外輻射通過冷光闌，形成冷板背景下的熱目標，將冷光闌(即冷板上的熱目標)放置于準直透鏡的焦平面上，熱目標上的每點紅外輻射經過光學系統后，形成具有一定通光孔徑的平行光，從而達到地球紅外輻射模擬的目的。地球紅外輻射模擬單元結構如圖1所示。而靜態地球敏感器通過對地球與太空所形成的冷熱邊界進行探測，根據地平圓位置信號，確定衛星的俯仰姿態角和滾動姿態角，用于衛星姿態控制，衛星的姿態是否正確決定了衛星運行的軌跡是否正確，尤其是衛星處于發射過程和過度軌道過程。因此，研究適用于靜態地球敏感器的地球模擬器姿態模擬方法對于地球敏感器的性能測試具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的就是為線列陣靜態地球敏感器產品提供一種適合地面檢測用的地球模擬器的姿態模擬方法。

面陣地球敏感器半物理仿真地球模擬器包括紅外輻射模擬單元(1)、姿態模擬單元(2)和系統控制單元(3)。通過系統控制單元(3)控制姿態模擬單元(2)帶動地球紅外輻射模擬單元(1)進行平移，模擬不同姿態的角度變化,從而實現在面陣紅外地球敏感器裝星后仿真衛星載荷姿態角的變化，進行姿態角的測試。

一種基于面陣地球敏感器半物理仿真地球模擬器的姿態模擬方法其具體步驟如下：

(1)計算軌道高度H時圓形冷光闌孔的孔徑D,

D＝2×f×tan{arcsin[(6371+40)/(6371+H)]}，用于模擬地球紅外輻射，其中f為地球紅外輻射模擬單元中光學系統的焦距；

(2)設置地球紅外輻射模擬單元熱板與冷光闌的溫差T；

(3)計算冷光闌孔的圓心相對于X軸方向平移Lx、Y軸方向平移Ly，Lx＝a₀+a₁p+a₂p²+a₃p³，Ly＝a₀+a₁r+a₂r²+a₃r³，其中，a₀，a₁，a₂，a₃分別為位移標校常數項參數、一次項參數、二次項參數、三次項參數、p為俯仰角，r為滾動角。

本發明優點在于：模擬器通用性強、穩定性好，體積小巧輕便。

附圖說明

圖1為本發明地球模擬器的結構圖。

圖2為本發明模擬方法流程圖。

具體實施方式

下面通過實施例及附圖對本發明作進一步的詳細說明。

1、通過軌道高度15000Km進行姿態模擬，經計算后選擇光闌直徑為56.26mm的冷光闌的孔徑；

2、模擬空間地球紅外輻射，將帶有圓形光闌孔的冷板放置于地球模擬器的光學系統的焦平面處，通過電加熱方式并利用溫度控制器控制地球紅外輻射模擬單元中的熱板和冷板的溫差為26℃；

3、在本實施例中進行俯仰姿態角5°和滾動姿態角-5°的姿態模擬。對于俯仰姿態角5°的模擬，對應的平移臺帶動冷熱板相對于光學系統的移動為正方向移動8.06839mm，對于滾動姿態角-5°的模擬，對應的平移臺帶動冷熱板相對于光學系統的移動為負方向移動8.06635mm。通過這種將滾動和俯仰的姿態角轉換為二維平移臺電機的運動，電機帶動被測產品相對光學系統進行移動，導致地平圓出射光角度發生變化的方法，能夠有效地實現地球模擬器對姿態的模擬。

如上所述的實施例僅為了說明本發明的技術思想，其目的在于使本領域的普通技術人員能夠了解本發明的內容并據以實施，本專利的范圍并不僅局限于上述具體實施例，即凡依本發明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發明的保護范圍。