[发明专利]基于线阵红外地球敏感器电信号产生装置的模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及星载红外地球敏感器的测试设备。具体涉及一种适用于线阵红外地球敏感器检测手段，新型电激励源的产生方法。

背景技术

红外地球敏感器，是基于地球红外辐射敏感原理的卫星姿态光学敏感器，可用于航天器相对于地球局地垂线的俯仰、滚动姿态角信号的测量、初始状态时航天器对地球的捕获和稳态运行时航天器的姿态控制。

根据红外地球敏感器内部是否含机械扫描机构，可分为扫描式和静态两类：其中扫描式又可分为圆锥扫描式(单圆锥、双圆锥)和摆动扫描式两种，而静态则分为线阵和面阵两种。

其中，线阵红外地球敏感器中探测器位于光学系统的焦平面上，属于凝视型结构。当航天器运行于地球上空时，从太空航天器上观察地球时，得到相当于在4K冷背景中的一个平均亮温约为220K～240K的圆盘，圆盘的边缘称为地平圆。航天器运行于地球上空时，红外地球敏感器通过线列阵红外探测器检测地平圆的4个方位上14μm～16.25μm波段的地球红外辐射能量，确定线列阵红外探测器对应地平圆4个点的方位角位置，根据之间的几何关系，实现对卫星姿态的测量，得到航天器相对于地球当地垂线的俯仰角和滚动角。

目前，我国研发了一款新型线阵列红外地球敏感器采用典型设计，按“X”结构对称排列四个探头(光学系统和探测器组成，探测器位于光学系统焦平面上)，滚动轴与星体飞行方向一致，而俯仰轴垂直与轨道面。A、B、C、D四个探头与滚动轴和俯仰轴成45°分布，相邻两个探头光轴夹角为90°。该款线阵列红外地球敏感器具有以下特点：(1)精度小于0.1°(3σ)；(2)可适应于轨道可变的飞行器；(3)可适应于不同工作模式；(4)姿态最佳状态范围可达到±20°(单轴)；(5)质量轻、体积小、功耗低。

因红外地球敏感器在轨观测对象为地球，地面无法直接进行验证试验。为了保证在轨的正常、正确使用，地面对红外地球敏感器进行性能测试及半物理、全物理仿真是必然的。现有手段主要有两种形式，设计专用的地球模拟器(模拟光信号，提高光激励源)和单元测试设备(模拟电信号，提供电激励源)。虽然地球模拟器模拟光信号的相似度更高，测试覆盖性更大，但其体积大、使用局限大，较多场合仍采用单元测试设备进行测试。这就要求单元测试设备提供的电信号能够具备较好的性能，匹配相应红外地球敏感器的测试和使用需要。

现有对电信号源性能参数与偏差要求如下：能够覆盖红外地球敏感器测量的设计轨道范围，在任意轨道下电激励信号姿态范围均能够覆盖红外地球敏感器测量范围，同时也满足4/4,3/4,2/4等各种工作模式；姿态仿真精度：小于0.1°；各通道一致性：不大于5％；更新响应时间不大于红外地球敏感器解算频率。

发明内容

本发明的目的在于提供基于线阵红外地球敏感器电信号产生装置的模拟方法，匹配相应红外地球敏感器的性能测试、半物理仿真等，保证红外地球敏感器在轨的正常、正确使用。

基于线阵红外地球敏感器电信号产生装置的模拟方法,其特征在于包括以下步骤：

(1)、获得任意穿越位置X，其值为n+x，n为其整数部分，x为其小数部分，X的范围为从0到N、不含N的任意数，其中N为线阵红外地球敏感器探测器元数，其值为大于6的整数；

(2)、根据线阵红外地球敏感器提供的时序信号，其值为t，t为0到N-1的整数，和穿越位置n+x，控制器按照以下情况计算D/A设置参数值并控制输出，其中D/A转换基准参数值为k₀，范围为0到2^w的整数，w为D/A转换的精度位数，D/A转换幅度参数值为k，范围为0到不大于的整数：

当t＜n-2时，D/A设置参数值为k₀；当t＝n-2时，D/A设置参数值为不大于k₀+k-kx的最大整数；当t＝n-1时，D/A设置参数值为不大于k₀+2k-kx的最大整数；当t＞n-1时，D/A设置参数值为不大于k₀+2k的最大整数；

(3)、按步骤(1)和(2)，对A通道依次从0到N、间隔值为0.1设置穿越位置X，并将模拟输出的电信号注入线阵红外地球敏感器中，由线阵红外地球敏感器获得该设置值下该通道解算的穿越位置，其值为a_x，并计算其与设置值的偏差，共10N+1组，计算所有偏差的均值a_c；