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°。

圆锥扫描式红外地球模拟器研究

针对适用于低轨道卫星的圆锥扫描式红外地球敏感器地面模拟试验、标定和可靠性测试等问题,采用开有120°V型槽的扇形冷板模拟地球弦宽、金属热板模拟地球热源的方案,研制了圆锥扫描式红外地球模拟器和零姿态模拟器,其能模拟卫星在低轨道上看到的地球,提供120°地球弦宽。

卫星仿真测试用太阳模拟器和地球模拟器设计

讨论了卫星姿态仿真用太阳模拟器的设计要求,详细叙述了太阳模拟器光学系统的结构及主要设计部分的设计内容、方法、过程和关键技术。针对高轨道和低轨道两种情况,介绍了地球模拟器的研制方案。

红外地球敏感器电磁兼容性测试用地球模拟器的研究

红外地球敏感器地面标定试验的精度高低,将直接影响到卫星在轨道上的工作精度.地球模拟器是卫星姿态测量控制关键部件红外地球敏感器的一项重要地面模拟试验与精度标定设备.详细介绍了摆动扫描式红外地球敏感器整机电磁兼容性试验专用性能测试甩的地球模拟器的组成和总体结构,针对用于同步和较低的轨道卫星地面测试,研究的地球模拟器针对卫星二个轨道高度35 786 km 和21 500 km,采用可更换地球光阑的方案,能够提供两种地球张角(17.46°和26.54°),实现了地面上模拟卫星在太空中所看到的地球.该问题的研究对提高摆动扫描式红外地球敏感器卫星地面性能测试水平具有重要意义.

地球模拟器及其模拟研究进展

地球模拟器是由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所以及海洋科学技术中心共同开发的矢量型超级计算机,用于预测及解析整个地球的大气环流预测、全球变暖预测、地壳变动等。具体介绍了地球模拟器的性能、地球模拟器中心设立的大气与海洋模拟研究小组(AOSG),固体地球模拟研究小组,复杂性模拟研究小组,高度计算表现方法研究工作、2005年地球模拟器中心批准的各个领域的研究项目以及利用地球模拟器开展的国际合作项目。另外,还介绍了2002年7月至2005年3月地球模拟器的利用状况及实际操作性能。

便携式双目地球模拟技术

针对风云二号卫星上的自旋扫描地球敏感器进行整机实验的需求,提出了一种新型便携式双目地球模拟器。介绍了模拟器的系统组成、总体结构和工作原理,着重对关键技术进行了论述,分别叙述了地球弦宽和辐射亮度的计算过程;热地球和光学调制器的设计过程。测试结果表明:温度控制精度达到0.10℃,调制频率控制精度达到0.1 Hz,采用模拟器对敏感器进行了仿真实验,其输出信号与在外太空的工作状态波形基本吻合。

恒星地球模拟器的光学系统设计与精度模拟分析研究

为实现对敏感器的地面标定与精度测试,需研制一套恒星地球模拟器,要求其星间角距模拟精度优于10″,地球张角模拟精度优于0.05°.通过设计高精度准直光学系统与高精度紫外准直光学系统,实现了对星点位置与地球图像的无穷远距离模拟;提出了星点位置模拟误差修正方法与地球图形模拟误差修正方法,提高星间角距和地球张角的模拟精度.实测星间角距与地球张角模拟结果表明,该模拟器的星间角距模拟精度优于10″,地球张角模拟精度优于0.02°.

线阵静态红外地平仪新型地球模拟器

新型红外地球模拟器作为线阵静态红外地平仪研制的保障条件之一,对其进行地面的检测和标定。为保证线阵静态地平仪的研制精度,需要地球模拟器为线阵静态红外地平仪提供高精度地平辐射的等效模拟信号,以检测线阵静态红外地平仪的性能,而地球模拟器的仿真精度取决于其光学系统,通过对地球模拟器二次光学系统进行设计,以及进行温度控制,其温度控制精度、姿态角仿真精度均能达到设计要求。新型地球模拟器姿态角实现0.1°仿真精度,保证了线阵静态红外地平仪像元分辨率的测试要求。

静态紫外地球模拟器光学系统设计

静态紫外地球模拟器是一种对紫外导航敏感器进行地面标定和精度测试的设备。本文设计了一种静态紫外地球模拟器光学系统,提出大视场静态紫外地球模拟器光学系统设计方案,对光学系统的参数进行了分析,系统选用七片透镜进行设计,有效孔径为D=10 mm,焦距为f=100 mm,视场角为Φ40°。全视场相对畸变小于0.036%,MTF在50 lp/mm处大于0.7,波像差均方根值小于0.037λ,地球张角偏差??<0.006 7°,达到了高精度的指标要求,满足设计要求。

小型地球模拟器温度控制系统研究

地球模拟器是在地面上标定卫星敏感器精度的试验设备,主要是研究小型地球模拟器温度控制系统。通过温控系统调节热地球圆盘与环境(室温)的温度差来模拟地球与太空间辐射亮度差,保证热地球的温度在40～85℃。为了保证热地球的温控精度,热地球温控系统我们采用电热膜加热和PID控制的温控仪对其温度进行控制。介绍了地球模拟器温控系统的组成与工作原理、模拟器温控元件的设计,并对模拟器温控系统的实验数据进行分析,由此说明达到所需的温控要求。

准直式地球模拟器锗准直透镜光学系统的设计

从视场设计出发 ,分析了锗基片的厚度和光学材料吸收特性对光学设计的影响 ,介绍了红外光学系统优化设计的方法 ,给出了设计结果 ,并与国内同类地球模拟器的光学特性进行比较 ,说明准直式地球模拟器光学系统设计是成功的。

低轨道红外地球模拟器设计

大型地球模拟器是标校红外地球敏感器的重要设备和仪器,本文针对低轨道地球模拟器的方案进行了设计,通过理论分析确定了描述地球张角大小的光阑尺寸和描述地球红外光谱辐射的黑体热源温度范围,为保证黑体热源表面的温差范围不大于±1.5℃,采用了多点反馈式温度控制的方法,该方法满足了大型地球模拟器红外辐射面源的技术要求。

地球模拟器中热地球温度分析

提出了地球光阑与热地球分别放置在不同机械支撑结构上的新型低轨道地球模拟器,该地球模拟器省去了地球光阑的制冷装置,简化了地球模拟器的结构。本文对这种地球模拟器的主要部件--热地球的辐射与温度的关系进行了理论分析,确定了热地球辐射面板需要达到的温度范围及辐射表面的均匀度范围,同时设计了热地球的具体结构。

卫星实验用小型地球模拟器张角测试方法的研究

采用红外技术,提出了一种地球模拟器张角测试方法。叙述了张角测试系统的组成、总体结构和测量原理,详细讨论和分析了用于测试地球张角的关键部件小视场红外探头的设计方法,从地球模拟器张角测试需要出发,当采用一束细光线进行测量时,希望红外探头的视场角越小越好,但是视场角变小,会使张角标定系统的信噪比降低,从而带来较大测量误差,为此采用超半球浸没透镜的方法有效解决了探头视场过小而信噪比过低、致使张角测试精度降低的难题,提高了张角测试精度。利用该系统对地球模拟器张角进行了实测,结果表明地球张角误差小于±0.05°。

圆锥扫描式红外地球模拟器温控系统设计

本文针对圆锥扫描式红外地球敏感器地面模拟试验、标定和可靠性测试等问题，采用开有120°V型槽的扇形冷板模拟地球弦宽、金属热板模拟地球热源的方案，研制了圆锥扫描式红外地球模拟器。温控系统用于控制地球冷板和地球热板温度，地球热板采用电热膜加热和四路闭环控温技术；地球冷板采用“大功率粗制冷，小功率精加热”的循环水制冷控温技术，使二者温度差等效于地球与太空间辐射亮度差。

地球模拟器及其数值预报系统

本文介绍了由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所和海洋科学技术中心共同研发的矢量型超级计算机-地球模拟器。该计算机上运行了高分辨率的海洋和大气数值模式,用以对全球大气和海洋环流的研究,中尺度涡的模拟,全球变暖预测以及海、气、冰相互作用模拟和预报等。本文具体阐述了地球模拟器的性能以及其上的数值产品海-冰耦合模式OIFES、大气模式AFES和海气冰耦合模式CFES。

可变地球张角圆锥扫描式地球模拟器结构设计

地球模拟器是红外地球敏感器地面模拟试验与标定的重要设备,针对现有的圆锥扫描式地球模拟器无法提供可变地球张角的问题,提出了一种可变地球张角圆锥扫描式地球模拟器的设计方案,对冷板、热板等主要组成部分进行了详细的结构设计。根据两块活动冷板尺寸大且不易控制转动精度的特点,采用一个电动推杆通过两个连杆机构带动两片活动冷板同时转动的结构,建立三维仿真模型,并应用有限元ANSYS软件对支架进行应力分析和对冷板和热板进行热分析。经实验验证:该结构设计合理,能满足红外地球敏感器的测试与标定要求。

小型准直式红外地球模拟器地球光阑优化设计

本文针对小型准直式红外地球模拟器的特点，提出了采用地球光阑和热地球模拟地球张角、地球表面的热辐射的方法。通过对锗准直透镜的理论分析和光学计算，从视场角出发，用弥散斑最小来确定地球光阑位置及大小。

卫星试验用小型地球模拟器研究

针对卫星同步轨道高度,研制了卫星试验用小型地球模拟器,解决了红外地球敏感器地面模拟试验测试和精度标定问题。介绍了准直式红外地球模拟器总体方案。采用红外光学系统设计与计算技术,设计了锗准直透镜,通过理论分析和光学计算,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,分析了地球张角偏差和光束平行度偏差对地球模拟器张角的影响,为地球模拟器的研制提供了设计依据。

准直式地球模拟器锗准直透镜光学系统设计

从视场设计出发,分析了锗基片的厚度和材料的吸收对光学设计的影响,介绍了红外光学系统优化设计的方法,给出了设计结果,并与国内同类地球模拟器的光学特性进行比较,说明准直式地球模拟器光学系统设计是成功的。