[发明专利]一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种地面演示系统，适用于X射线脉冲星导航探测器捕获跟踪原理验证和工作模式模拟展示。

背景技术

脉冲星是太阳系以外的遥远天体，其位置坐标犹如恒星星表一样构成一种高精度惯性参考系。脉冲星按一定频率发射稳定的脉冲信号，其长期稳定度好于地球上最稳定的铯原子钟。脉冲星可以提供绝好的空间、时间参考基准，是空间飞行器极好的天然导航信标。

探测器对X射线脉冲星信号的捕获方式在地面无法直接观测到，因此，需要在探测器搭载之前对捕获跟踪方式进行详细的模拟。这就迫切需要一种能够在地面上对X射线脉冲星探测器工作原理和捕获跟踪过程进行模拟验证的演示系统。

本发明通过光源模拟脉冲星，圆弧轨道上的移动平台模拟卫星轨道上的探测器，采用综合控制单元控制平台和机构运行，模拟星载机构的运行，采用演示单元实时显示捕获过程，达到真实模拟X射线脉冲星探测器工作原理和捕获跟踪过程的效果。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够对X射线脉冲星导航探测器的捕获跟踪原理进行地面验证、对探测器的工作方式进行模拟的演示系统，并且可以验证星载指向跟踪机构的工作性能，实现X射线脉冲星导航探测器工作过程的可视化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统，包括综合控制单元、演示单元、移动平台、探测器轨道、光源、光源轨道、模拟探测器、模拟地球、无线传输模块和系统电源；所述综合控制单元设有无线传输模块；所述移动平台包括转台和底座，转台安装在底座上，底座安装在探测器轨道上，所述转台可二维转向角度调整，转台上安装有驱动部件控制器、无线传输模块和模拟探测器；所述探测器轨道为圆环形轨道，且与模拟地球同心；所述光源不少于一个，且固接在光源支架上，光源支架配合连接在光源轨道上，且能在光源轨道上移动；所述光源轨道位于演示办公室的顶端，且与探测器轨道共轴心；所述模拟探测器上安装有显示屏，且内置有视觉传感器。

综合控制单元主要通过上位机储存源程序，检测系统当前状态，发送、接收、处理、执行操作指令，控制整个系统的稳定运行。

演示单元主要通过显示器来展示模拟脉冲星捕获的原理和过程，并实时显示捕获的状态，便于现场演示和讲解。

无线传输模块（信号和数据无线发射及接受模块）用于接收控制信号以及传输状态数据，无线传输模块通过无线传输单元进行测量、控制等数据和信息的传输操作，模块分为发射端和接受端，分别安装在驱动控制器和综合控制单元上；

驱动控制器用于控制驱动部件动作，模拟探测器用于显示已捕获目标对象，视觉传感器用于测量光源的位置及状态信息，并反馈给综合控制单元进行系统操作。

探测器轨道主要通过选择圆环形轨道作为转台运行轨迹模拟卫星轨道，布置在演示办公室内中部位置，移动平台通过驱动机构控制平台沿圆环轨道运行，达到模拟航天器绕地球轨道运行的效果。

为了更加形象的展示演示效果，用光源模拟天上的脉冲星，布置在展示区域的边角位置，通过光源轨道上的光源支架来固定，光源支架可在光源轨道上绕模拟地球移动；所述光源支架设有高度调节装置，其自上向下可以进行伸缩调节，且其位置可以移动；光源安装完成后，测量、记录各光源相对轨道面中心位置的相对坐标；光源轨道与地球轨道同心，安装在演示办公室内天花板上，探测器轨道内部可以为光源供电。

进一步，所述模拟探测器为轻质壳体结构，其上表面安装LED显示屏。

进一步，所述模拟地球为轻质壳体半球形结构，用于真实展示地球效果，反映模拟探测器遮挡情况下的工作状态。

进一步，所述转台装有蓄电池。为了不影响演示效果，同时避免自身电缆缠绕，转台自备蓄电池。

进一步，所述光源支架设有高度调节装置。

进一步，所述光源支架与光源轨道的配合连接方式为滑动配合连接或滚动配合连接。

进一步，所述光源轨道内置有为光源供电的电源，光源可直接由光源轨道供电，节省了电缆线路，减少电缆由于运动而缠绕现象的发生，操作便捷；光源轨道外部绝缘，避免由于光源轨道漏电事故的发生，有效地保护了工作人员的安全。

进一步，所述系统电源和综合控制单元采用通用电源，并配有电源箱，光源也可以采用通用电源供电。

进一步，所述光源不少于两个时，不同光源的颜色不同，以模拟不同的脉冲星，在显示单元中的显示功能区显示不同的颜色，以相互区分不同的捕获状态，同时均与白色常态相区分。