小型准直式红外地球模拟器研究

地球模拟器是卫星姿态测量控制关键部件—摆动扫描式红外地球敏感器的一种重要地面模拟试验与精度标定仪器。本文针对卫星同步轨道高度(35786km),采用准直式方案,研制了一种口径为Φ150mm的准直式红外地球模拟器,它能提供17.46°的地球张角,实现了地面上模拟卫星在太空中所看到的地球。文中详细介绍了准直式红外地球模拟器的组成和总体结构,采用红外光学技术,设计了锗准直透镜,通过理论分析得出地球光阑、热地球位置和大小与地球张角、锗准直透镜光学参数之间的关系,为地球模拟器的研制提供了设计依据。地球张角是衡量地球模拟器精度的指标,通过实验对地球张角进行了测试,结果表明地球张角误差小于±0.05°。

一种高精度红外地球波算法与硬件实现

红外地球敏感器是卫星姿态测量的关键部件之一。在研制过程中,需要红外地球波信号源为其提供电激励信号,组成闭环测试系统,从而完成对红外地球敏感器的地面测试与标定。针对红外地球敏感器研制过程中逻辑功能验证、精度测试、可靠性环境寿命试验等需求,提出一种高精度的模拟式红外地球波算法。在对算法的精度、实时性等进行仿真分析的基础上,设计了一种红外电地球波模拟器的硬件实现方案,并研制了样机。试验结果表明,该算法及系统能够满足红外地球敏感器地面测试中的实时性和高精度需求。

红外地球敏感器地面静电放电模拟试验方法研究

设计了红外地球敏感器的地面模拟卫星静电放电试验方法。对卫星的空间环境以及结构特点的分析结果表明,地球同步静止轨道卫星表面存在静电放电的可能性。通过静电放电试验找到了红外地球敏感器易受干扰的部位并提出了解决措施。

红外地球敏感器摆动扫描机构长寿命试验方法

针对摆动扫描式红外地球敏感器,文章提出了一种长寿命试验测试方法。设计摆动频率为55～60 Hz的加速摆动扫描机构模拟件,在正弦驱动信号的激励下产生本征频率附近的摆动,实现红外地球敏感器摆动扫描机构的加速寿命试验;并研制了试验平台,实时记录和分析试验参数。试验结果表明:长寿命试验摆动扫描机构模拟件在窄扫模式时,摆动次数累计1.4×109次,摆动频率和电压峰-峰值的标准差分别小于0.0020Hz、0.0309V。

地球辐射波动对摆动扫描式红外地球敏感器测量误差的影响分析

结合SODERN公司新的地球红外辐射模型,对工作在倾斜轨道上的摆动扫描式红外地球敏感器由于地球红外辐射波动造成的姿态测量误差进行了分析,并对其不同季节时的误差进行了数学仿真,最后得出了不同季节的姿态测量误差。结果表明地球的红外辐射波动对俯仰和滚动姿态测量造成的误差最大值分别为0.16°和0.06°。

红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法

为解决扫描镜摆角实时动态非接触测量问题，基于激光检测技术和CCD探测技术，提出一种红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法，并研制了扫描镜摆角动态测试系统，其可实现扫描镜的摆动频率、零位角、幅值、峰峰值平均等参量的动静态激光非接触测量。介绍了系统的组成和总体结构，着重对扫描镜摆角动态测量理论和大视场、大相对孔径特殊线性扫描光学系统的设计方法进行了分析与探讨，通过建立系统的数学模型，解决了测量数据误差修正与图形处理问题。对测量系统的精度进行了验证，结果表明系统的摆角测量范围为0～±12°，分辨力为0．01°，动静态测量精度优于±0．04°。