[发明专利]星等连续变换天空背景连续可调的静态星模拟器

说明书

本发明公布了一种星等连续变换天空背景连续可调的静态星模拟器，由准直光学系统、分光棱镜、星点分划板、背景分划板、星点光源、背景光源和地面支架组成。星点分划板位于准直光学系统的第一焦面处，背景分划板位于准直光学系统的第二焦面处，经过分光棱镜和准直光学系统的作用后，可实现平行光形式的可变换背景照度下叠加可调节星点星等的星空图像。

技术领域

本发明涉及航天器地面测试与标定技术，尤其涉及一种静态星模拟器。

背景技术

星模拟器作为星敏感器的地面测试与标定装置，按照星图模拟方式的不同，分为静态星模拟器和动态星模拟器。静态星模拟器是利用星点分划板作为星图显示器件，可根据精确计算后的星点位置，利用激光直写技术，刻划出精度优于1μm的模拟星点，配合准直光学系统使用，可实现星图的高精度模拟；动态星模拟器是利用液晶光阀、LCOS或DMD作为星图显示器件，根据星敏感器不同时刻下的观测需要，可实现星点位置的连续模拟，但星图模拟精度不如静态星模拟器。

传统的星敏感器利用静态星模拟器进行性能测试，要求静态星模拟器具有较高的星图模拟精度。随着我国航空航天水平的提高，越来越多的星敏感器要求地面测试与标定设备不但具有较高的星图模拟精度，且能够连续模拟不同的星等，并能够模拟不同星等下的天空背景。

为了满足星敏感器的使用要求，需要一种静态星模拟器，能够方便的实现星等连续变换，并能够在星图上叠加天空背景且天空背景连续可调。

发明内容

本发明专利是针对现有技术存在的问题，设计一种星等连续变换天空背景连续可调的静态星模拟器。针对现有星模拟器仅能星图无法叠加背景模拟信息的缺陷，提出利用分光棱镜作为合束器，配合准直光学系统、星点分划板、背景分划板、星点光源、背景光源和地面支架，搭建可实现连续星等调节和连续背景调节的静态星模拟器，星等调节精度优于±0.3Mv，背景调节精度优于0.1W/㎡。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计一种星等连续变换天空背景连续可调的静态星模拟器，由所述准直光学系统、所述分光棱镜、所述星点分划板、所述背景分划板、所述星点光源、所述背景光源和所述地面支架组成。

所述准直光学系统、所述分光棱镜、所述星点分划板、所述背景分划板、所述星点光源和所述背景光源均置于所述地面支架上，所述准直光学系统的后面，设置所述分光棱镜，所述分光棱镜具有分光面，所述分光面与准直光学系统的光轴呈45°夹角，所述分光棱镜的中心与所述准直光学系统的所述光轴重合；在所述分光棱镜的作用下，所述准直光学系统具有互成90°的第一焦面和第二焦面；所述第一焦面位于所述分光棱镜之后，与所述准直光学系统的所述光轴在同一水平光路上，所述星点分划板置于所述第一焦面处，所述星点光源置于所述星点分划板之后，用于点亮所述星点分划板；所述第二焦面位于所述分光棱镜之下，在与所述准直光学系统的所述光轴垂直的光路上，所述背景分划板置于所述第二焦面处，所述背景光源置于所述背景分划板之后，用于点亮所述背景分划板。

使用时，将所述星等连续变换天空背景连续可调的静态星模拟器置于所述地面支架上。首先点亮所述星点光源，所述星点光源为所述星点分划板提供照明，所述星点分划板置于所述准直光学系统的所述第一焦面，经过所述分光棱镜的透射作用后，进入所述准直光学系统，并以平行光出射；然后点亮所述背景光源，所述背景光源为所述背景分划板提供照明，所述背景分划板置于所述准直光学系统的所述第二焦面，经过所述分光棱镜的反射作用后，进入所述准直光学系统，并与以平行光出射；最后，在所述准直光学系统的出射端，可接收到星点分划板像与背景分划板像的叠加像，即平行光形式的具有背景的星空图像。其中，所述分光棱镜实现了星点和背景的叠加成像，所述星点光源通过自身亮度调节实现了不同星等的模拟，所述背景光源通过自身亮度调节实现了不同背景的模拟。