红外与激光工程
2023, 52(2): 20220451
多星模拟器是一种能够在实验室内模拟天空中多颗恒星位置、星等、光谱信息的装置, 用于完成星敏感器的室内测试和标定。针对星敏感器设备试验需求, 描述了组成固定分布式多星模拟器的单星模拟器和支架的设计, 以及检验多星模拟器模拟星点角位置稳定性、平移造成的模拟星角位置误差等采用的检测仪器和方法。检测结果模拟星点角位置, 实际检测数据证明各项性能指标均达到了设计要求, 可用于星敏感器的室内动静态性能测试试验, 有效缩短星敏感器试验和测试时间。
多星模拟器 固定分布 星敏感器 室内测试和标定 检测仪器和方法 multi-star simulator fixed distribution star sensor indoor testing and calibration testing instruments and methods
杨松洲 1,2,3,*张国玉 1,2,3孙高飞 1,2,3刘石 1,2,3徐达 1,2,3
1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 光电测控与光电信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
3 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心,吉林 长春 130022
为解决现有星模拟器无法模拟天空背景变化的问题,提出了一种用于测试星敏感器工作性能的背景可调星模拟器。设计了离轴反射式准直光学系统,通过在主光路中引入半反半透镜产生两个共轭焦面,星点分划板和杂光光阑分别由恒星光源模拟器和背景光源模拟器中的两个积分球照亮。实时监测积分球出口辐照度并根据星点和背景亮度的需要控制光源的输出功率。两路光束合束后准直成像为平行光,最终被星敏感器接收,从而实现具有可变星空背景且视星等可变的恒星模拟。测试结果表明,该系统的视星等在-2.00~6.00范围内连续可调,视星等模拟精度为0.30,背景光源均匀性达到97.3%。该系统可较好地模拟星敏感器运行时恒星的背景变化,有效提升星敏感器的性能测试精度。
光学设计 星模拟器 恒星模拟 背景模拟 星敏感器 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2322001
1 中国科学技术大学,安徽 合肥 230022
2 中国科学技术大学南京天文仪器研制中心,江苏 南京 210042
3 中国科学院南京天文仪器有限公司,江苏 南京 210042
4 上海师范大学数理学院,上海 200234
为抑制地面环境扰动的影响,提升星敏感器地面验证实验的标定精度,提出一种具有抖动补偿功能的星模拟技术。该技术通过可调激光光源提供抖动补偿信标光,利用大口径分光棱镜对多目标星图合束,使用大口径高精度压电偏转镜实时反馈补偿稳定星光,配合长焦距平行光管为高精度星敏感器提供高稳定恒星目标源。仿真研究了该系统性能参数,结果表明补偿精度的峰值偏差为0.045″,补偿分辨率为0.01″。构建了基于抖动补偿系统的星图模拟系统,现场通过4D干涉仪实测得到的该系统补偿分辨率达到 0.01″,补偿精度优于0.1″。所提技术能够探测微小光轴偏移并进行高精度反馈补偿,能为高精度星敏感器地面验证系统提供稳定的恒星目标,为后续需要高稳定目标源的系统提供一种解决方案。
测量 抖动补偿 快速摆动镜 星模拟系统 光束稳定系统 振动抑制 光学学报
2022, 42(18): 1812005
长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
大视场星模拟器可以提供更广的星图范围。但是现有星模拟器受显示芯片尺寸的限制,最大视场不超过30°。为了增大星模拟器光学系统视场,本文提出一种将同一规格的星模拟器视场进行拼接从而扩大视场的方法。为了降低成本及系统复杂程度、减少系统整体重量,以最少的拼接数目实现最大的拼接视场,文中针对视场重叠区域进行了详细计算与分析,提出以平面拼接为基础的形式简化拼接模型,得到正三角形、正四边形、正六边形3种典型的拼接方式,并推导了3种拼接方式下视场利用率的计算方法。提出了单一视场坐标计算方法,据此确定每个视场的中心位置,得到准确拼接数目。对比结果显示,正六边形拼接方式具有视场利用率更高、拼接数目更少的突出优势,为大视场星模拟器设计提供依据。
视场拼接 星模拟器 大视场 拼接模型 field of view splicing star simulator large field of view splicing model
长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
星敏感器是卫星姿态控制的重要部件,星模拟器作为星敏感器地面性能测试与精度标定设备,其模拟精度对星敏感器姿态控制精度起到了至关重要的作用。简要介绍了星模拟器的组成及工作原理,着重叙述了近20年内具有代表性的色温可调星模拟器的光源选取情况,其中最具代表性的光源为LED、溴钨灯、氙灯、超连续谱激光。通过对光源模拟方案的比较分析,给出了色温可调星模拟器光源的发展趋势。
光学器件 星模拟器 色温 光谱可调 光源 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2100001
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210053