[发明专利]一种可自动标定光谱连续可调的光源模拟方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于高精度宽光谱模拟光源技术领域，涉及一种基于可自动标定且光谱可调的多色温多星等模拟光源方法及其装置，尤其涉及一种基于白光LED为基础，加以各单色LED为补偿、最小二乘法、数字调光及反馈电路实现光源可自动标定的高精度、高稳定性、宽范围模拟光源的方法及其装置。

背景技术

恒星模拟光源是恒星模拟器的关键组成部分，随着对恒星模拟器的需求越来越高，恒星模拟光源也须向高精度、高稳定性、宽范围和适用广泛的方向发展。

众所周知，恒星模拟器根据其工作方式的不同分为标定型星模拟器和功能检测型星模拟器两类。标定型星模拟器侧重于模拟精度，主要用于对星敏感器的探测能力、空间分辨率等的地面标定；功能检测型星模拟器则对实时性要求相对严格，主要用于星图模拟，地面检测飞行器的实际坐标和星图的位置计算等。

对于标定型星模拟器恒星模拟光源，一般主要是单星模拟光源或有限个特定的色温和星等光谱分布的恒星模拟光源，并且光谱范围比较窄，含有此种恒星模拟光源的星模拟器功能单一，对星敏感器的适用性不好，因而其应用受到限制。因此，采用单色光源，基于最小二乘法和算法软件可以攻克这一技术难点。但是由于市场上单色LED光源种类比较少而且亮度也小，单单依靠单色LED光源是不能达到宽范围内多星等的光谱的拟合的，因此采用多种单峰值波长光源辅助高亮度白光LED，基于最小二乘法拟合，利用算法软件控制各光源实现宽波段范围的光谱能量分布模拟，具有简单、快速等优点，因而在恒星模拟器方面有着很好的应用前景。

基于最小二乘法和算法控制，采用多种单峰值波长光源辅助白光LED，可以直接模拟出宽波段范围的多星等光谱能量分布。但是由于单色光源随着其使用寿命、驱动电流的变化以及工作温度的升高，其峰值波长会发生漂移，因此，此种情况下，恒星模拟光源模拟的光谱能量分布不稳定，精度不高。通过模拟仿真，可以发现，峰值波长局部微小的变化都会导致光谱模拟精度的大变化，因此很难保证模拟光源的稳定性和高精度。同时，现阶段的恒星模拟光源系统的光源标定主要为人为手动机械标定，不仅耗时而且会受到一定人为因素的影响，也影响光源光谱模拟的精度。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种可提高模拟光谱分布精度和稳定性的方法及其装置。

本发明的技术解决方案是：

该可自动标定光谱连续可调的光源模拟方法包括以下步骤：

1]根据模拟光谱的拟合范围和拟合误差，确定单色LED光源的种类，采集各单色LED光源以及白光LED的光谱分布数据；

2]利用1]中采集到的光谱分布数据进行1000k-10000k色温范围内多个星等的光谱能量分布模拟仿真，得到步骤1中选定的各种类型单色LED光源的数量；所述色温范围为1000k-10000k，星等范围为-1Mv-+6Mv；

3]驱动2]中确定的各LED光源发光；

4]对3]中的发出光进行匀光和混光处理，得到均匀的混合光束；

5]对混合光束进行分束，得到两束相同的光束；

6]对5]中得到的两束光束其中一束光束进行实时监测，另一束光束用于形成点光源；

7]获取6]中进行实时监测的光束的光谱图，并与理想的黑体辐射光谱或所要模拟的目标光谱进行差值比较，找出最大差值，若此最大差值超过误差限，则修正步骤3中用于驱动各LED光源发光的光源驱动器的电源修正参数，使其处于误差限内，达到对光源的自动标定和稳定性的闭环控制；若此最大差值未超过误差限，则继续正常工作。

上述步骤1]所述的根据模拟光谱的拟合范围和拟合误差，确定单色LED光源的种类，具体是以白光LED为基础，单色LED为补偿进行光谱的拟合，控制驱动各峰值波长单色LED光源和白光LED光源依次发光，同时依次采集各LED光源光谱数据，并且进行数据存储。

上述步骤2]的具体实现方法如下：利用步骤1]中所采集到光源光谱数据，基于最小二乘法，以白光LED光源为基础，其余各单色LED光源为补偿，对目标光谱进行实际拼接拟合，得到各光源的数量。

上述步骤6]的具体实施方法如下：

采用辐亮度计或光纤光谱仪或其它光谱监测设备对积分球处光口的光束进行实时监测；积分球出口处的另一束光通过星点板来模拟恒星点光源。