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高精度大视场多星模拟器设计与验证

许洪刚 韩冰 李曼丽 马洪涛 张鹏宇 鞠德晗

许洪刚, 韩冰, 李曼丽, 马洪涛, 张鹏宇, 鞠德晗. 高精度大视场多星模拟器设计与验证[J]. 中国光学, 2020, 13(6): 1343-1351. doi: 10.37188/CO.2020-0024
引用本文: 许洪刚, 韩冰, 李曼丽, 马洪涛, 张鹏宇, 鞠德晗. 高精度大视场多星模拟器设计与验证[J]. 中国光学, 2020, 13(6): 1343-1351. doi: 10.37188/CO.2020-0024
XU Hong-gang, HAN Bing, LI Man-li, MA Hong-tao, ZHANG Peng-yu, JU De-han. Design and verification of high-precision multi-star simulator with a wide field of view[J]. Chinese Optics, 2020, 13(6): 1343-1351. doi: 10.37188/CO.2020-0024
Citation: XU Hong-gang, HAN Bing, LI Man-li, MA Hong-tao, ZHANG Peng-yu, JU De-han. Design and verification of high-precision multi-star simulator with a wide field of view[J]. Chinese Optics, 2020, 13(6): 1343-1351. doi: 10.37188/CO.2020-0024

高精度大视场多星模拟器设计与验证

doi: 10.37188/CO.2020-0024
详细信息
    作者简介:

    许洪刚(1991—),男,山东临沂人,硕士,研究实习员,2014年、2018年于东北林业大学分别获得学士、硕士学位,主要从事光电测量技术方面的研究。E-mail:nefuxhg@163.com

    韩冰:韩 冰(1981—),男,吉林长春人,副研究员,国家光学机械质量监督检验中心副主任。全国光学和光子学标准化委员会委员,中国光学学会光学测试委员会委员,2004年于吉林大学获得学士学位,主要从事光学测试技术研究和检测仪器的开发工作。E-mail:hanbing@ciomp.ac.cn

    通讯作者:

    韩 冰(1981—),男,吉林长春人,副研究员,国家光学机械质量监督检验中心副主任。全国光学和光子学标准化委员会委员,中国光学学会光学测试委员会委员,2004年于吉林大学获得学士学位,主要从事光学测试技术研究和检测仪器的开发工作。E-mail:hanbing@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: V249.4; TH74

Design and verification of high-precision multi-star simulator with a wide field of view

More Information
  • 摘要: 在星敏感器高精度的地面精确标定任务中,为满足其对高精度大视场多星模拟器的需求, 研制了可实现20°×40°视场内65颗恒星位置、星等精确模拟的高精度星模拟器。文章从星模拟器原理出发,基于星模拟器空间坐标系转换设计了模拟星支架,通过分析影响模拟星指向的误差,采用 “主次镜一体式安装”、“全铝式模拟星系统”、“星孔位置补偿”等关键技术,设计高精度模拟星系统;建立各模拟星在o-xyz′坐标系中的空间位置模型,推导出各模拟星俯仰偏摆角度、单星指向及星间角距数学模型,并计算出单星指向理论误差及星角距理论误差,作为装调及试验的理论基础。试验结果显示,所有模拟星单星指向误差均优于1.914″,任意两模拟星角距误差优于4.3″;设计的高精度大视场多星模拟器精度满足要求,解决了新型星敏感器对高精度大视场多星模拟器的需求,可以作为高精度星敏感器地面性能标定的重要设备。
  • 图  1  天球坐标系下的角距图

    Figure  1.  The angular distance in celestial coordinate system

    图  2  高精度大视场多星模拟器原理图

    Figure  2.  Schematic diagram of high-precision multi-star simulator with wide field of view

    图  3  模拟星Pi空间模型

    Figure  3.  The space model of Pi simulation star

    图  4  天球坐标系旋转模型

    Figure  4.  The rotation model of celestial coordinate system

    图  5  旋转坐标系对应图

    Figure  5.  Corresponding diagram of rotation coordinate system

    图  6  模拟星系统结构示意图

    Figure  6.  Structure diagram of simulation star system

    图  7  模拟星系统实物图及整机干涉检验图

    Figure  7.  Physical map of simulation star system and its interference diagram

    图  8  模拟星角距空间模型

    Figure  8.  Space model of simulation star angular distance

    图  9  高精度大视场多星模拟器实物图

    Figure  9.  Physical diagram of high-precision multi-star simulator with wide field of view

    表  1  各模拟星在o-xyz′坐标系中的坐标值

    Table  1.   Coordinate values of simulation stars in o-x'y'z' coordinate system(mm)

    序号HIP号xi′坐标yi′ 坐标zi′ 坐标
    1746222.1562488.99274.603
    2259979.7832488.551225.271
    …………………………
    53821025000
    …………………………
    64116418482.8762446.708−174.499
    65116962339.632467.865210.458
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    表  2  各个模拟星相对中心模拟星的理论偏摆和俯仰角度

    Table  2.   The theoretical yaw and pitch angle of each simulation star relative to its center(Unit:(°))

    序号HIP号偏摆角α俯仰角
    17465.1004488.28996
    225991.8362684.83016
    ……………………
    53821090
    ……………………
    6411641811.1642894.00247
    651169627.8358985.17093
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    表  3  各个模拟星实际检测偏摆和俯仰角度

    Table  3.   Practical detection of yaw and pitch angle of each simulation star

    序号HIP号理论偏摆俯仰角(°)测量偏摆俯仰角(°)单星指向误差(″)
    偏摆角α俯仰角β偏摆角α俯仰角β
    17465.1004488.289965.1002288.28973−0.826820841
    225991.8362684.830161.8360684.830380.789502782
    ……………………………………
    538210.0000090.000000.0000090.000000
    64427359.0667587.08662359.0666287.08652−0.359564154
    ……………………………………
    1213268343.506888.18147343.5072688.181981.745461436
    1314328340.6118589.39579340.6124289.396351.894486725
    ……………………………………
    5111167419.7646791.4143819.764191.41381−1.913923243
    ……………………………………
    6411641811.1642894.0024711.1639594.002841.322767965
    651169627.8358985.170937.8356885.171251.132461231
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-21
  • 修回日期:  2020-04-07
  • 网络出版日期:  2020-10-14
  • 刊出日期:  2020-12-01

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