[发明专利]卫星图像导航与配准全物理试验装置及测试方法

权利要求书

1.一种卫星图像导航与配准全物理试验装置，其特征在于，包括：三轴气浮台 (1)、光轴测量系统(2)、调节机构(3)、无线通信设备(4)、光电自准直仪(5)、相机安 装板(6)、成像相机(7)、太阳帆板驱动模拟机构(8)、陀螺组合(9)、飞轮组合(10)；

无线通信设备(4)、相机安装板(6)、太阳帆板驱动模拟机构(8)、陀螺组合(9)、飞 轮组合(10)按照装星状态安装在三轴气浮台(1)的仪表平台上；成像相机(7)安装在相机 安装板(6)上；

光轴测量系统安装于调节机构上；两台光电自准直仪90度布局，均放置在隔振地 基上；

光轴测量系统模拟无穷远处的遥感目标，用于测评三轴气浮台模拟卫星在轨姿态变 化下的相机光轴指向变化；通过调节机构调整光轴测量系统出射的光线指向，使得三轴 气浮台上的相机能够对光轴测量系统的出射光线进行成像，实现对卫星在轨全光链路成 像的地面模拟；两台光电自准直仪联合对三轴气浮台的台体姿态进行测量，用于台体姿 态变化监视以及对图像的姿态运动补偿。

2.根据权利要求1所述的卫星图像导航与配准全物理试验装置，其特征在于， 三轴气浮台(1)包括轴承座、气浮球以及仪表平台；仪表平台转动惯量在试验前利用配 重块调整与卫星一致；仪表平台与气浮球的法兰面螺接；三轴气浮台通过在轴承座与气 浮球之间形成的气膜，产生气体压力抵消气浮球和仪表平台的重力，将仪表平台连同气 浮球浮起，以1：1动力学模拟卫星在轨微干扰力矩环境下的三轴自由转动；气浮球采 用3/4球；飞轮组合(10)的状态与星上状态一致。

3.根据权利要求1所述的卫星图像导航与配准全物理试验装置，其特征在于， 还包括照明光源、星点分划板、准直物镜；

照明光源发出的亮度均匀光线，经过滤光片后照亮位于准直物镜焦平面上的星点分 划板，星点分划板上所模拟的星点经准直物镜后以平行光射出，在被测相机的入瞳处形 成一幅完整的遥感目标像，实现对目标的成像模拟；

照明光源采用积分球与红外黑体组合的方式来实现不同探测谱段目标的模拟，其中 积分球光谱范围涵盖0.4μm～2.5μm，采用红外黑体作为红外光源涵盖2μm～5μm的中波 辐射模拟；

星点分划板上刻有透光圆点，准直物镜采用大视场离轴三反射系统的方式实现大视 场无穷远处的目标模拟，目标辐强度通过调节照明光源的发光亮度来模拟。

4.根据权利要求1所述的卫星图像导航与配准全物理试验装置，其特征在于， 光轴测量系统(2)设置在调节机构(3)上；

调节机构(3)包括相连的水平位置调整、竖直位置调整、方位角度调整、俯仰角度 调整；

调节机构(3)能够调整光轴测量系统(2)的光轴与成像相机(7)的光轴一致，使使 光轴测量系统(2)的平行光管的出瞳与成像相机(7)的入瞳重合。

5.根据权利要求1所述的卫星图像导航与配准全物理试验装置，其特征在于， 光电自准直仪(5)模拟星敏感器，以与陀螺组合(9)配合进行姿态确定，为三轴气浮台 (1)姿态闭环控制提供姿态信息。

6.一种卫星图像导航与配准全物理试验测试方法，其特征在于，包括：扫描机 构前馈力矩补偿试验测试步骤；

所述扫描机构前馈力矩补偿试验测试步骤，包括：

步骤1：将成像相机(7)、太阳帆板驱动模拟机构(8)、飞轮组合(10)按照装星状态 安装固定于三轴气浮台(1)的仪表平台上，仪表平台的转轴运动极性与星上状态保持一 致，然后进行三轴气浮台(1)质心的平衡调节；

步骤2：对转动部件进行转动静不平衡测试，必要时进行静不平衡调整，使转动部 件的质心通过转轴中心；所述转动部件包括成像相机(7)、太阳帆板驱动模拟机构(8)；

步骤3：采用陀螺组合(9)和光电自准直仪(5)作为姿态测量设备，三轴气浮台(1) 的台上控制计算机作为控制器，飞轮组合(10)作为执行机构，形成稳态闭环控制系统； 成像相机(7)开机后，实时向飞轮组合(10)输出前馈控制力矩，抵消成像相机(7)运动的 干扰。