[发明专利]动态LCOS拼接式星模拟器及星敏感器地面标定装置

说明书

技术领域

本发明涉及航天器地面标定技术，尤其涉及一种动态LCOS拼接式星模拟器及星敏感器地面标定装置。

背景技术

随着航天科技的发展，空间飞行器已经越来越趋向于采用空间光学姿态敏感器进行实时姿态的捕捉与测量，而采用星光制导来代替惯导，用星图实时校正、稳定飞行器姿态来代替单轴或三轴陀螺稳定态的星敏感器，目前已经得到广泛的应用，飞行器可以根据其实时提供的飞行位置偏差和姿态偏差，随时启动伺服系统以校正这些偏差。

星模拟器作为星敏感器地面标定设备的重要组成部分，用于模拟天空中星的位置、亮度以及光谱特性等。星模拟器按照工作方式的不同可以分为静态星模拟器和动态星模拟器。静态星模拟器实质是一个平行光管，在焦面位置放置星点板，经光源照射后，星点板就可以通过平行光管成像到无穷远来模拟星图，这种星模拟器的结构简单，没有实时性要求，可以实现单星张角、星点位置和星等的高精度模拟，但只能模拟单一的星图，灵活性不高。动态星模拟器则通常以液晶光阀等作为星图显示器件，通过计算机软件对各个像素点的控制，实现对星图的动态模拟和星点的星等控制。这种星模拟器结构较为复杂，对星图刷新率要求高，而且由于在模拟星点时受到像素尺寸和图像分辨率的制约，往往模拟精度不如静态星模拟器高。

发明内容

本发明提供一种动态LCOS拼接式星模拟器及星敏感器地面标定设备，利用LCOS作为星图显示器件，凭借LCOS具有像素尺寸小的优势，提出两片LCOS拼接技术扩大像面，以提高星图模拟的精度和灵活性。

所述LCOS，Liquid Crystal on Silicon，即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式，尺寸非常小的矩阵液晶显示装置。

本发明提供一种动态LCOS拼接式星模拟器，包括：

星图显示系统，包括星图修正模块、星图控制模块、LCOSⅠ和LCOSⅡ。

所述星图修正模块用于根据恒星理论星间角距（国家天文台野外观星后给出理论星间角距）修正所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ显示的星点位置，拟合星点位置修正方程，将所述星点位置修正至符合所述理论星间角距模拟精度，并将所述星点位置修正方程写入所述星图控制模块；

所述星图控制模块用于根据星敏感器输出的用于指示当前时刻星点位置的星位指示信号、用于指示当前时刻星点亮度的星等指示信号和所述星图修正模块写入所述星图控制模块的所述星点位置修正方程，产生当前时刻的星位控制信号和星等模拟信号，并输出；

所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ与所述星图控制模块相连，所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ接收所述星图控制模块产生的当前时刻的所述星位控制信号和所述星等模拟信号，产生模拟星图，包括当前时刻的星点位置和星等亮度，并输出；

所述星图控制模块同时控制所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ；

照明系统，包括模拟开关模块、发光模块、准直光模块和PBS棱镜；

所述模拟开关模块包括模拟开关和模拟通路，所述模拟开关用于控制所述模拟开关模块的工作状态，所述模拟通路与所述星图控制模块连接，用于接收所述星图控制模块发送的当前时刻的所述星等模拟信号，并输出；

所述发光模块包括放大及电流驱动电路和LED，所述放大及电流驱动电路与所述LED相连，所述放大及电流驱动电路与所述模拟开关模块相接，所述放大及电流驱动电路用于将接收到的所述星等模拟信号进行放大和电压—电流变换处理，产生电流输出信号，以驱动所述LED发光；

所述准直光模块包括椭球反射镜、第一正透镜和第一负透镜，所述椭球反射镜具有第一焦点和第二焦点，所述第一焦点上放置所述LED，所述LED经过所述椭球反射镜后，光线会聚于所述椭球反射镜的第二焦点上，所述第二焦点与所述第一正透镜和所述第一负透镜形成的组合光学系统的焦点重合，所述LED发出的经过所述椭球反射镜第一焦点会聚于所述椭球镜第二焦点的所述光线，经过所述第一正透镜和所述第一负透镜后，输出平行光，所述平行光经过所述PBS棱镜，照亮所述LCOSⅠ和所述LCOSⅡ；

所述PBS，Polarized Beam Splitter，即偏振分光棱镜，将入射的非偏振光分为两束垂直的线偏光，所述PBS棱镜具有分光面，所述分光面用来将所述LED发出的经过所述准直光模块的所述平行光调制为P偏振光Ⅰ和S偏振光Ⅰ；