红外地球敏感器电磁兼容性测试用地球模拟器的研究

红外地球敏感器地面标定试验的精度高低,将直接影响到卫星在轨道上的工作精度.地球模拟器是卫星姿态测量控制关键部件红外地球敏感器的一项重要地面模拟试验与精度标定设备.详细介绍了摆动扫描式红外地球敏感器整机电磁兼容性试验专用性能测试用的地球模拟器的组成和总体结构,针对用于同步和较低的轨道卫星地面测试,研究的地球模拟器针对卫星二个轨道高度35 786 km和21 500 km,采用可更换地球光阑的方案,能够提供两种地球张角(17.46°和26.54°),实现了地面上模拟卫星在太空中所看到的地球.该问题的研究对提高摆动扫描式红外地球敏感器卫星地面性能测试水平具有重要意义.     

卫星仿真测试用太阳模拟器和地球模拟器设计

讨论了卫星姿态仿真用太阳模拟器的设计要求,详细叙述了太阳模拟器光学系统的结构及主要设计部分的设计内容、方法、过程和关键技术.针对高轨道和低轨道两种情况,介绍了地球模拟器的研制方案.     

高轨紫外地球模拟器光学系统的设计与仿真

设计了一种空心发光椭球形紫外地球模拟器光学系统,其中,球体的一半被紫外光源照亮,另一半球不被照亮。通过控制紫外LED灯组合成多个LED组元和灯阵实现工作谱段范围内球表面发光亮度在0.2~l.2 W/(sr·m2)可调,发光表面亮度不均匀性优于20%,使用该系统模拟不同太阳亮度时"地相"的几何特征、辐射特性。介绍了地球模拟器的组成和工作原理,利用光学分析软件Lighttools对地球模拟器的辐射亮度不均匀性进行了仿真分析,并利用有限元分析软件Ansys对高轨紫外地球模拟器光机结构在0℃~45℃的变形进行具体分析。结果表明,球体表面亮度不均匀性为9.5%,辐亮度的最大平均值为1.42 W/(sr·m2),且光机结构的温度变形量很微小,满足设计要求。     

用热成象技术测量物体温度

热成象技术取决于红外热成象器控制或者消除无用辐射的能力。     

便携式双目地球模拟技术

针对风云二号卫星上的自旋扫描地球敏感器进行整机实验的需求,提出了一种新型便携式双目地球模拟器。介绍了模拟器的系统组成、总体结构和工作原理,着重对关键技术进行了论述,分别叙述了地球弦宽和辐射亮度的计算过程;热地球和光学调制器的设计过程。测试结果表明:温度控制精度达到0.10℃,调制频率控制精度达到0.1 Hz,采用模拟器对敏感器进行了仿真实验,其输出信号与在外太空的工作状态波形基本吻合。     

红外投射器等效黑体温度

用来表示红外投射器辐射输出的等效黑体温度形式上可定义为产生与红外投射器相同信号辐射亮度的黑体目标所设定的温度。给出的解析表达式和图示法均能根据实际器件温度和特定的有源区衰减系数计算出黑体温度，后者对黑体特性偏离作了定量分析。一旦等效黑体温度值已知，就很容易计算出投射器信号辐射亮度和被其照射的成象试验装置所产生的信号电流。本分析在薄膜电阻器，硅桥电阻器和悬浮薄膜电阻器发射的红外投射器技术的比较中派上用场。     

线阵红外地球敏感器算法设计

在对卫星或飞行器进行姿态控制时,需用敏感器进行姿态测量。红外地球敏感器通过测量局地垂线获得姿态信息。根据线阵红外地球敏感器产品的特点进行算法设计,通过像元细分的方式提高测量精度,通过多工作模式选择的方式拓展应用环境。在产品上落实软件设计和实现,并进行测试。测试结果表明,该算法具有提高测量精度和增加使用环境可适应性等特点,对于地球敏感器适应微小卫星发展、提供高精度姿态以及实现天文导航等具有重要的推进作用。     

一种高精度红外地球波算法与硬件实现

红外地球敏感器是卫星姿态测量的关键部件之一.在研制过程中,需要红外地球波信号源为其提供电激励信号,组成闭环测试系统,从而完成对红外地球敏感器的地面测试与标定.针对红外地球敏感器研制过程中逻辑功能验证、精度测试、可靠性环境寿命试验等需求,提出一种高精度的模拟式红外地球波算法.在对算法的精度、实时性等进行仿真分析的基础上,设计了一种红外电地球波模拟器的硬件实现方案,并研制了样机.试验结果表明,该算法及系统能够满足红外地球敏感器地面测试中的实时性和高精度需求.     

红外地球敏感器整机EMC试验测试设备

在不同的型号任务中,对摆动扫描式红外地球敏感器在电磁干扰的环境中所达到的抗干扰能力需要进行考核。详细介绍了便携式摆动扫描式红外地球敏感器整机EMC 试验专用性能测试设备的总体结构及主要部分结构设计,该设备能考核地球敏感器的整机性能指标,给出红外辐射信号,全面考核产品的光、机、电性能。所设计的地球模拟器针对卫星35 786 km 和21 500 km 两个轨道高度,采用可更换地球光阑的方案,提供17.46和26.54两种地球张角,所研究的测试设备实现了在地面上模拟卫星在太空中所看到的地球,供星上红外地敏在地面上测试性能使用。     

红外目标模拟器的红外特性分析

靶标是导弹飞行试验中的一个关键因素。通过标定试验和理论计算分析,对某型号的两种目标模拟器的红外特性进行了分 析,并得到了两者的辐射特性参数。最后对后续飞行试验中的靶标使用提出了参考建议。     

空间目标瞬态温度特性研究

红外辐射特性是对空间目标检测跟踪的重要指标,卫星工具包(STK)的重要模块之一STK／Space Environment为用户评价空间飞行器在太空中受到的影响提供了方便。利用此分析模块,计算了空间目标(卫星)在不同轨道下的瞬态温度变化,分析了空间目标进入地球阴影后温度的变化特性。     

海上红外目标模拟器远程温度采集系统设计

针对以往海上红外目标模拟器温度采集系统存在的测温精度低、温度采集点少和工作可靠性差等不足,采取了使用数字温度传感器以及增设温度采集点数量等改进措施。结合远距离温度监测的实际需求,提出了以DS18B20作为测量温度传感器,以AT89C52单片机作为核心控制单元,由数传电台组成无线串行接口电路的方法,实现了一种远程温度采集系统。实践证明系统具有测温精度高、性能稳定和投入成本低等优点,改进效果明显。     

基于电机转速的红外地平仪测量误差研究

针对双圆锥扫描式红外地平仪因无刷直流扫描电机转速不均匀造成的姿态角测量误差进行了研究.通过对无刷直流电机结构特性与电特性进行分析,建立了电机转速数学模型,根据电机转速数学模型及红外地平仪扫描地球获取的信号的特性,推导出电机转速不均匀造成的姿态角测量误差计算数学模型.由姿态角测量误差计算数学模型可计算出航天器姿态角测量误差,通过星载计算机软件预设或地面计算机上行注数实现航天器姿态角测量结果的实时补偿.推导的红外地平仪姿态角测量误差计算数学模型可以为在轨运行航天器姿态的高精度测量与控制提供保证.     

实时海面舰船红外热像仿真平台

实时海面舰船红外热像仿真平台(Real-time Infrared Simulator,RIS)是针对舰船红外抑制和红外对抗研究开发的一款具有自主知识产权的舰船红外仿真系统。该系统集成了船体辐射场、排气烟羽辐射场、海天背景辐射、大气传输计算和红外导引头等功能模块。RIS仿真计算的光谱分辨率达到了20 cm-1,保证了大气、烟羽等气体辐射传输计算的精度。利用RIS能够模拟各种天气状况和气象条件下沿不同视角方向观测时经大气传输后的红外热像。在此基础上,可以对舰船的红外隐身效果、不同红外抑制和红外对抗装置的使用效果以及经济成本进行仿真分析。海上航行实验的测量结果验证了RIS仿真结果的精度。     

太阳模拟器中长方形光学积分器的应用与研究

针对要求辐照面为长方形的太阳模拟器提出和应用了长方形光学积分器,并对这种太阳模拟器的光学积分器系统进行了详细的阐述,给出了不同长宽比情况下,元素透镜的宽度归一化后元素透镜的分布和数目表格,为以后长方形辐照面的太阳模拟器光学系统设计提供了参考.     

地表温度测量方法研究综述

对近年来国内外测量地表温度的理论、方法和应用进行了全面的回顾,主要介绍了玻璃液体温度表、铂电阻地温传感器、红外温度传感器和红外辐射计的使用方法及优缺点.分析了它们测量地表温度的差异,指出了前两种仪表存在的不足,重点介绍了基于红外辐射原理的红外温度传感器和红外辐射计.实际应用表明：经过气象因子修正后的红外传感器和考虑了大气逆辐射影响的红外辐射计测量地表温度更加准确、可靠,是以后重点研究的方向.