CCD星图模拟器的设计及验证

为了方便星图识别算法和星敏感器性能的测试,设计了一种CCD星图模拟器,开发了星图模拟软件。采用高分辨率显示设备及平行光管模拟无穷远处平行光,实现了高质量星图的模拟。通过高精度QUEST算法求解姿态,对模拟的星图进行了验证。计算了3颗以上恒星的偏航角、俯仰角和滚动角,对100幅模拟星图进行了统计分析,结果显示其定位精度已达98.1%。目前,该星图模拟器已成功用于实际项目,为后续的测试星图识别算法提供了良好的依据,并缩短了开发周期。

基于导星电子星图模拟器的卫星控制系统半物理试验方法

为了实现卫星的高精度高稳定度控制,中法天文卫星建立了卫星姿轨控半物理仿真试验系统。对该系统采用导星电子星图模拟器引入仿真闭环进行研究。首先,将导星敏感器作为高精度姿态测量部件引入控制系统,地面动力学为其提供输入信息。接着,高精度测量单机和高精度控制机构引入到闭环中。然后,粗测量敏感器和粗控执行机构由数学模型替代。最后,通过地面实时系统将控制系统、星务计算机、载荷计算机和整星电源系统组成了实时仿真验证系统。实验结果表明:在地面半物理条件下,可以达到导星进入开小窗条件,y、z轴稳定度达到2(″)/10 s及5(″)/100 s。导星敏感器可以提高姿态测量精度和姿态控制的稳定度。满足控制稳定度在亚角秒级别卫星的要求。

光纤耦合技术的星图模拟技术研究

针对深空导航敏感器的地面标定对多星等、高星等的技术要求，提出一种基于光纤耦合技术的星图模拟新方法，创新性的运用了OLED面光源和光纤耦合机构配合高精密靶标的技术来模拟星图。结合所设计星图模拟器指标，重点对光纤面光源耦合和OLED面光源亮度双调制技术进行了深入研究，分析了光纤面光源的耦合技术的关键条件，为实现较高的光耦合效率，选择数值孔径为0.6的大芯径聚合物光纤（POF）与自聚焦透镜组成耦合机构，设计结果表明聚光斑≈100μm，纤芯轴向光能量利用率大于80%；所研究的面光源双调制技术在星等模拟中的设计结果说明：该技术可解决单一的电气灰度调制或空间灰度调制无法实现5~10等星精确模拟的的技术难题。