空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，包括测试轨道、周视测试平台、姿态模拟子系统、太阳模拟器、激光发射/接收子系统、可见光探测子系统、低反射/散射背景和中央控制子系统。本发明解决了在实验室条件下模拟测量空间不同太阳照射方位角和高低角条件下在不同观测方位角和高低角情况下被测目标的可见光散射特性问题，测试结果可以为可见光探测敏感器的研制提供依据；同时解决了在实验室条件下模拟测量空间不同激光照射方位角和高低角条件下被测目标的激光散射特性问题，测试结果可以为激光探测敏感器的研制提供依据。
【专利说明】
空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统
技术领域
[0001]本发明涉及空间被测目标在地面实验室内进行可见光散射与激光散射特性测试的技术领域，具体涉及一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统。
【背景技术】
[0002]利用可见光探测敏感器和激光探测敏感器对空间目标进行观测是空间目标探测的重要手段之一，准确的空间目标可见光散射和激光散射动态特性数据可以为空间在轨试验流程的合理规划、可见光探测敏感器单元和激光探测敏感器单元的设计与研制以及目标捕获、识别与跟踪算法的研究和修订参数的设定提供可靠的依据，为此，需要对空间被测目标的可见光散射和激光散射动态特性进行分析，并对被测目标的可见光成像进行仿真。
[0003]仅靠理论建模和仿真分析很难完全模拟被测目标本身的几何结构和表面热控状态以及空间在轨实际运行状态，因此仅利用建模和软件分析或多或少会存在一定的偏差。
[0004]为了获得更为可靠的可见光散射和激光散射动态特性数据，需要研制试验被测目标的实物模型，构建空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，通过模拟被测目标的空间在轨运行情况来逼近空间真实观测环境，对被测目标的可见光散射和激光散射动态特性进行模拟与测试，进而与理论分析结果进行比较分析，以便对分析模型进行校验。从而为空间在轨试验任务规划提供更合理的建议，为跟瞄系统的研制提供更可靠的依据。
[0005]由此，业界需要一种新的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统。
【发明内容】
[0006]本发明旨在解决实验室条件下模拟测量空间不同太阳照射方位角和高低角条件下在不同观测方位角和高低角被测目标情况下的可见光散射特性和激光散射特性问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统。
[0008]—种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其包括测试轨道、周视测试平台、姿态模拟子系统、太阳模拟器、激光发射/接收子系统、可见光探测子系统、中央控制子系统和低反射/散射背景，其中，
[0009]所述测试轨道采用立式圆弧板导轨；
[0010]所述周视测试平台安装在所述测试轨道上，并由所述中央控制子系统控制其沿所述测试轨道移动；
[0011 ]所述可见光探测子系统安装在所述周视测试平台上，用于响应可见光对被测目标进行成像，并响应所述中央控制子系统的控制，通过所述周视测试平台的移动来调整其与所述被测目标间的方位变化；
[0012]所述姿态模拟子系统安装在所述立式圆弧板导轨的圆心位置，用于承载被测目标，并响应所述中央控制子系统的控制，调整所述太阳模拟器照射在被测目标上的方位角和高低角，被测目标与激光发射/接收子系统之间的相对方位角和高低角，被测目标相对于可见光探测子系统的高低角变化；
[0013]所述低反射/散射背景位于所述测试轨道外侧，所述太阳模拟器安装在与所述立式圆弧板导轨的圆心及所述测试轨道的0°和180°的三点连线上，确保所述太阳模拟器的光斑中心在所述被测目标的中心，所述低反射/散射背景和太阳模拟器相对设置于所述姿态模拟子系统的两侧，所述太阳模拟器用于在实验室环境内模拟空间太阳光对所述被测目标的照射;所述低反射/散射背景用于降低测试过程中光源直接照射背景区域产生的反射/散射回波；
[0014]所述激光发射/接收子系统位于所述测试轨道外侧，且与所述太阳模拟器共同位于所述姿态模拟子系统的同一侧，用于发射激光形成模拟空间远场激光对所述被测目标进行激光照射和接收所述被测目标散射的散射光；
[0015]所述中央控制子系统安装在测试系统所在实验室不被所述太阳模拟器照射的位置，用于控制所述周视测试平台、可见光探测子系统、姿态模拟子系统、太阳模拟器和激光发射/接收子系统，通过所述可见光探测子系统采集不同的观测方位角与高低角变化及不同的太阳照射方位角与高低角变化下的图像，并对采集到的图像以及激光发射/接收子系统接收到的激光信号数据进行分析处理，得到所述被测目标的可见光散射与激光散射动态特性，将分析结果存储到数据服务器并输出。
[0016]较佳的，针对所述太阳模拟器模拟的太阳光，所述中央控制子系统对所述可见光探测子系统采集到的图像进行处理，进而最终获得不同的观测方位角与高低角变化及不同的太阳照射方位角与高低角变化下的所述被测目标的可见光散射特性。
[0017]较佳的，针对所述激光发射/接收子系统发射的激光，所述中央控制子系统对所述激光发射/接收子系统收到的激光信号数据进行处理，进而最终获得不同的方位角与高低角变化下的所述被测目标的激光散射特性。
[0018]较佳的，所述测试轨道的轨道直径为21米，轨道角度范围大于180°。
[0019]优选的，所述周视测试平台安装在直径为21米的所述立式圆弧板导轨上，所述中央控制子系统控制所述周视测试平台在所述立式圆弧板导轨上的0°?180°角度范围内运动；
[0020]所述周视测试平台上设置有升降、方位和俯仰机构，所述升降、方位和俯仰机构集成于一云台上，所述云台上承载所述可见光探测子系统，所述中央控制子系统用以通过控制所述周视测试平台上的升降、方位和俯仰机构使得所述可见光探测子系统对准被测目标质心所在位置。
[0021]优选的，所述姿态模拟子系统包括底座、下圆弧运动机构、回转机构、上圆弧运动机构及模型支撑杆，其中，
[0022]所述下圆弧运动机构设置于所述底座上，用于使得所述被测目标绕其质心做俯仰旋转；
[0023]所述回转机构设置于所述下圆弧运动机构上，用于使得所述被测目标绕其质心做方位旋转；
[0024]所述上圆弧运动机构设置于所述回转机构上，用于使得所述被测目标绕其质心做俯仰旋转；
[0025]所述模型支撑杆设于所述上圆弧运动机构上，所述被测目标设于所述模型支撑杆上。
[0026]较佳的，所述太阳模拟器包括准直反射镜，其中，
[0027]所述准直反射镜直径为I米，焦距为5米，所述准直反射镜的镜面与光中心轴线水平偏转8°，将入射光线准直后出射模拟太阳光，光斑均匀区直径在距镜面27.5米处为3.2米，用于对直径3米以下的被测目标在实验室内模拟测试空间太阳光照射下的可见光散射。
[0028]较佳的，所述可见光探测子系统采用可见光成像敏感器对被测目标进行成像。
[0029]较佳的，所述激光发射/接收子系统包括激光发射装置、激光接收装置、准直反射镜、电源及承载装置，其中，
[0030]所述激光发射装置和所述激光接收装置安装于所述承载装置上，并与所述电源及采集控制系统连接；
[0031]所述激光发射装置包含激光器和扩束镜，所述激光器用以发射激光，所述激光经所述扩束镜扩束后进入所述准直反射镜，并被所述准直反射镜准直后出射形成所述模拟空间远场激光；
[0032]所述准直反射镜的光轴与激光光路水平偏转8°，将入射激光准直后出射形成所述模拟空间远场激光，所述被测目标设置在与所述准直反射镜镜面27米处的光路上，所述模拟空间远场激光在所述被测目标处的光斑均匀区直径为3.2米，所述被测目标的外包络直径小于3米；
[0033]所述激光接收装置包含接收镜头和激光回波接收机，所述激光回波接收机通过所述接收镜头接收所述散射光，从而获得激光信号数据，所述激光回波接收机还用以将所述激光信号数据发送至所述中央控制子系统。
[0034]较佳的，所述低反射/散射背景为黑色吸光布，设置为至少覆盖所述太阳模拟器模拟空间太阳光和/或所述激光发射/接收子系统模拟空间远场激光照射所述被测目标时直接照射到实验室墙上所形成的照射光斑。
[0035]较佳的，所述中央控制子系统包括试验数据库、试验控制管理模块、数据采集处理模块和监视模块，其中，
[0036]所述试验数据库用于存储测试过程中产生的所有数据，包括所述可见光探测子系统采集到的图像、激光发射/接收子系统接收到的激光信号数据以及处理之后得到的可见光散射特性和激光散射特性的数据；
[0037]所述试验控制管理模块由管理软件和相应的硬件平台组成，用于控制测量设备自动化完成测试过程；
[0038]所述数据采集处理模块包括采集设备和采集控制软件，完成测量信号的采集、记录、处理及结果的实时显示，并对采集到的图像和激光信号数据进行二次编码，叠加试验记录信息;
[0039]所述监视模块采用室内球型摄像机，对试验设备及其运行过程进行实时监视，用于保护设备和异常数据的分析。
[0040]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0041]本发明解决了在实验室条件下模拟测量空间不同阳光照射方位角和高低角条件下在不同观测方位角和高低角被测目标情况下的可见光散射特性问题，在实验室条件下模拟空间被测目标在不同激光照射方位角和高低角条件下被测目标的激光散射特性问题，测试结果可以为空间在轨试验任务规划提供合理的建议，为可见光探测器与激光探测敏感器的研制提供可靠的依据。
【附图说明】
[0042]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0043]图1为本发明一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统示意图；
[0044]图2为本发明一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统测试轨道及基础截面图；
[0045]图3为本发明一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统姿态模拟子系统示意图；
[0046]图4为本发明一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统太阳模拟器示意图；
[0047]图5为可选的一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统激光发射/接收子系统不意图；
[0048]图6为本发明一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统周视测试平台示意图；
[0049]图7为本发明一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统可见光成像采集系统示意图；
[0050]图8为本发明一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统中央控制子系统组成图。
[0051]图中符号说明:1_测试轨道、2-周视测试平台、3-姿态模拟子系统、4-太阳模拟器、5-激光发射/接收子系统、6-可见光探测子系统、7-中央控制子系统、8-低反射/散射背景、9-被测目标、I O-准直反射镜、31-底座、32-下圆弧运动机构、33-回转机构、34-上圆弧运动机构、35-模型支撑杆、41-灯室、42-电源控制柜、51-激光发射装置、52-激光接收装置、53-电源及采集控制系统、54-承载装置。
【具体实施方式】
[0052]参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
[0053]应理解，本发明的描述/图示为单个单元的部分可存在于两个或两个以上的物理上独立但合作实现所描述/图示之功能的实体。此外，描述/图示为两个或两个以上物理上独立的部分可集成入一个单独的物理上实体以进行所描述/图示的功能。
[0054]下面结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0055]如图1所示的实施例中，一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，包括测试轨道1、周视测试平台2、姿态模拟子系统3、太阳模拟器4、激光发射/接收子系统5、可见光探测子系统6、中央控制子系统7和低反射/散射背景8，其中:
[0056]所述测试轨道I采用立式圆弧板导轨，用于承载所述周视测试平台2;
[0057]所述周视测试平台2安装在所述测试轨道I上，用于承载所述可见光探测子系统6，并由所述中央控制子系统7控制其沿所述测试轨道I移动；
[0058]所述姿态模拟子系统3安装在所述测试轨道I的圆心位置，用于承载被测目标9，并响应所述中央控制子系统7的控制，调整所述太阳模拟器4照射在被测目标9上的方位角和高低角，被测目标9与激光发射/接收子系统5之间的相对方位角和高低角，被测目标9相对于可见光探测子系统6的高低角变化；
[0059]所述低反射/散射背景8位于所述测试轨道I外侧，所述太阳模拟器4安装在与所述立式圆弧板导轨的圆心及所述测试轨道I的0°和180°的三点连线上，确保所述太阳模拟器4的光斑中心在所述被测目标9的中心，所述低反射/散射背景8和太阳模拟器4相对设置于所述姿态模拟子系统3的两侧，用于在实验室环境内模拟空间阳光对所述被测目标9的照射。本实施例中，所述太阳模拟器4安装在与所述测试轨道I的圆心以及测试轨道I的0°和180°三点连线上。
[0060]所述激光发射/接收子系统5位于所述测试轨道I外侧，且与所述太阳模拟器4共同位于所述姿态模拟子系统3的同一侧，用于发射激光形成模拟空间远场激光对所述被测目标9进行激光照射和接收所述被测目标9散射的散射光；
[0061]所述低反射/散射背景8用于降低测试过程中光源直接照射背景区域产生的反射/散射回波；
[0062]所述可见光探测子系统6安装在所述周视测试平台2上，用于响应可见光对被测目标9进行成像，并响应所述中央控制子系统7的控制，通过所述周视测试平台2的移动来调整其与所述被测目标9间的方位变化，且可通过光学定标和处理软件进行被测目标9可见光散射动态特性的测试；
[0063]所述中央控制子系统7安装在测试系统所在实验室不被所述太阳模拟器4照射的位置，用于控制所述周视测试平台2、可见光探测子系统6、姿态模拟子系统3、太阳模拟器4和激光发射/接收子系统5，通过所述可见光探测子系统6采集不同的观测方位角与高低角变化及不同的太阳照射方位角与高低角变化下的图像，并对采集到的图像以及激光发射/接收子系统5接收到的激光信号数据进行分析处理，得到所述被测目标9的可见光散射与激光散射动态特性，将分析结果存储到数据服务器并输出。
[0064]针对所述太阳模拟器4模拟的太阳光，所述中央控制子系统7对所述可见光探测子系统6采集到的图像进行处理，进而最终获得不同的观测方位角与高低角变化及不同的太阳照射方位角与高低角变化下的所述被测目标9的可见光散射特性。具体的，所述测试轨道
1、所述周视测试平台2、所述姿态模拟子系统3、所述太阳模拟器4、所述可见光探测子系统
6、所述中央控制子系统7和所述低反射/散射背景8组合在一起，用以模拟空间被测目标9在模拟空间内不同太阳照射方位角和高低角条件下，所述可见光探测子系统6在不同方位角和高低角观测所述被测目标9的可见光散射特性，其中，所述可见光探测子系统6采集被测目标9不同状态下的图像，由所述中央控制子系统7进行处理，获得不同情况下被测目标9的可见光散射特性。
[0065]针对所述激光发射/接收子系统5发射的激光，所述中央控制子系统7对所述激光发射/接收子系统5收到的激光信号数据进行处理，进而最终获得不同的方位角与高低角变化下的所述被测目标9的激光散射特性。具体的，所述姿态模拟子系统3、所述激光发射/接收子系统5、所述中央控制子系统7和所述低反射/散射背景8组合在一起，用以模拟空间被测目标9在模拟空间内不同激光照射方位角和高低角条件下，激光发射/接收子系统5(对应于空间在轨应用中的激光探测平台)在不同方位角和高低角观测得到所述被测目标9的激光散射特性，所述激光发射/接收子系统5采集被测目标9不同状态下的激光信号数据，由所述中央控制子系统7进行处理，获得不同情况下被测目标9的激光散射特性。
[0066]图2为测试轨道及基础截面图，测试轨道I采用立式圆弧板导轨形式，轨道直径21米，轨道范围大于180°。通过所述中央控制子系统7的控制，所述测试轨道1、周视测试平台
2、可见光探测子系统6三者组合成可见光探测平台，并模拟所述可见光探测平台对被测目标9的观测方位的变化。导轨上平面为所述周视测试平台2提供行走面，其余各面为所述周视测试平台2提供导向面，轨道上有大直径外齿，用于驱动所述周视测试平台2沿轨道行走。导轨置于槽形基础中，沟槽尺寸约:宽650mm，深700mm。当所述周视测试平台2不运行时，可用盖板将轨道基础槽覆盖，恢复试验室地面平整，也可保证轨道基础槽内部清洁及轨道安全。立式圆弧板导轨和焊接在预埋板上的调节垫块通过螺栓连接。
[0067]图3所示姿态模拟子系统3包括底座31、下圆弧运动机构32、回转机构33、上圆弧运动机构34及模型支撑杆35，其中，
[0068]所述下圆弧运动机构32设置于所述底座31上，用于使得所述被测目标9绕其质心做俯仰旋转，与所述可见光探测子系统6配合，模拟空间探测平台对被测目标9的观测高低角变化。所述回转机构33设置于所述下圆弧运动机构32上，用于使得所述被测目标9绕其质心做方位旋转;所述上圆弧运动机构34设置于所述回转机构33上，用于使得所述被测目标9绕其质心做俯仰旋转，所述回转机构33和上圆弧运动机构34与所述太阳模拟器4配合，模拟空间太阳对被测目标9的照射方位角和高低角变化，而与所述激光发射/接收子系统5配合，模拟空间激光对被测目标9的照射方位角和高低角变化。才外，所述模型支撑杆35设于所述上圆弧运动机构34上，所述被测目标9设于所述模型支撑杆35上。
[0069]图4所示太阳模拟器4包括灯室41、电源控制柜42和准直反射镜10三大部分，所述灯室41内安装了氙灯、椭球聚光镜、平面反射镜、光学积分器、电源触发器以及散热系统。所述准直反射镜10直径I米，焦距为5米，镜面与光中心轴线水平偏转8度，将入射光线准直后出射模拟阳光，光斑均匀区直径在距镜面27.5米处为3.2米，用于对直径3米以下的被测目标9在实验室内模拟测试空间阳光照射下的光学散射。
[0070]图6所示周视测试平台2安装在直径为21m的半圆形测试轨道I上，所述中央控制子系统7控制所述周视测试平台2在半圆形导轨上运动，可以在0°至180°的角度范围内运动(除去被太阳模拟器4照射的位置)。所述周视测试平台2上有升降、方位和俯仰机构，所述升降、方位和俯仰机构集成于一云台上，所述云台上承载所述可见光探测子系统6，通过所述中央控制子系统7控制所述可见光探测子系统6对准被测目标9质心所在位置。
[0071]图5所示激光发射/接收子系统5包括激光发射装置51、激光接收装置52、准直反射镜10、电源和采集控制系统53及承载装置54。所述激光发射装置51和激光接收装置52安装于所述承载装置54上，并与所述电源和采集控制系统53连接。所述激光发射装置51包含激光器和扩束镜，激光器用以发射激光，经扩束镜扩束进入准直反射镜，被准直反射镜准直后出射形成模拟空间远场激光。所述激光接收装置52包含接收镜头和激光回波接收机，所述激光回波接收机通过所述接收镜头接收激光散射光，从而获得激光信号数据，所述激光回波接收机还用以将激光信号数据发送至所述中央控制子系统7。
[0072]所述激光发射/接收子系统5与所述太阳模拟器4共用所述准直反射镜10，所述准直反射镜10的光轴与激光光路水平偏转8°，把入射激光准直后出射形成模拟空间远场激光，所述被测目标9设置在准直反射镜镜面27米处的光路上，模拟空间远场激光在被测目标9处的光斑均匀区直径为3.2米，被测目标9的外包络直径小于3米。通过光学定标和所述中央控制子系统7中的处理软件进行处理，获得被测目标9在不同激光照射角和不同观测角度下的激光散射特性。(要求所述测试目标9的外包络不超过照射光源在立式圆弧板导轨圆心处的光斑范围，即可以对不同空间在轨试验任务的被测目标9的可见光散射特性与激光散射特性数据。)
[0073]图7所示可见光探测子系统6采用可见光成像敏感器，用于对被测目标9进行成像，通过光学定标和所述中央控制子系统7中的处理软件进行处理，获得被测目标9在不同太阳光照射角和不同观测角度下的可见光散射特性。
[0074]图8所示中央管理控制系统7由试验数据库、试验控制管理模块、数据采集处理模块和监视模块组成，其中所述试验数据库用于存储过程产生的所有数据，其中包括设备库、材料库、目标库、模型库等，可完成数据库的录入、浏览、删除、关联等;具体包括所述可见光探测子系统采集到的图像、激光发射/接收子系统接收到的激光信号以及处理之后得到的可见光散射特性和激光散射特性的数据，所述试验控制管理模块由管理软件和相应的硬件平台组成，控制测量设备自动化完成测试过程;所述数据采集处理模块包括采集设备和采集控制软件，完成测量信号的采集、记录、处理及结果的实时显示，并对采集到的图像和激光信号数据进行二次编码，叠加试验记录信息;所述监视模块采用室内球型摄像机，对试验设备及其运行过程进行实时监视，用于保护设备和异常数据的分析。数据采集处理模块还可以进行异常数据的分析。
[0075]所述低反射/散射背景8由通过测试与比较选择的双层吸光黑布制成，布置区域覆盖照射光源直接照射到实验室墙上形成的照射光斑，至少覆盖所述太阳模拟器模拟空间太阳光和/或所述激光发射/接收子系统模拟空间远场激光照射时直接照射到实验室墙上所形成的照射光斑。
[0076]本发明解决了在实验室条件下模拟测量空间不同太阳照射方位角和高低角条件下在不同观测方位角和高低角被测目标情况下的可见光散射特性问题，测试结果可以为可见光探测敏感器的研制提供依据;模拟测量空间不同激光照射方位角和高低角条件下在不同观测方位角和高低角被测目标情况下的激光散射特性问题，测试结果可以为激光探测敏感器的研制提供可靠的依据。
[0077]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此夕卜，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。
[0078]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，包括测试轨道、周视测试平台、姿态模拟子系统、太阳模拟器、激光发射/接收子系统、可见光探测子系统、中央控制子系统和低反射/散射背景，其中， 所述测试轨道采用立式圆弧板导轨； 所述周视测试平台安装在所述测试轨道上，并由所述中央控制子系统控制其沿所述测试轨道移动； 所述可见光探测子系统安装在所述周视测试平台上，用于响应可见光对被测目标进行成像，并响应所述中央控制子系统的控制，通过所述周视测试平台的移动来调整其与所述被测目标间的方位变化； 所述姿态模拟子系统安装在所述立式圆弧板导轨的圆心位置，用于承载被测目标，并响应所述中央控制子系统的控制，调整所述太阳模拟器照射在被测目标上的方位角和高低角，被测目标与激光发射/接收子系统之间的相对方位角和高低角，被测目标相对于可见光探测子系统的高低角变化； 所述低反射/散射背景位于所述测试轨道外侧，所述太阳模拟器安装在与所述立式圆弧板导轨的圆心及所述测试轨道的0°和180°的三点连线上，确保所述太阳模拟器的光斑中心在所述被测目标的中心，所述低反射/散射背景和太阳模拟器相对设置于所述姿态模拟子系统的两侧，所述太阳模拟器用于在实验室环境内模拟空间太阳光对所述被测目标的照射;所述低反射/散射背景用于降低测试过程中光源直接照射背景区域产生的反射/散射回波； 所述激光发射/接收子系统位于所述测试轨道外侧，且与所述太阳模拟器共同位于所述姿态模拟子系统的同一侧，用于发射激光形成模拟空间远场激光对所述被测目标进行激光照射和接收所述被测目标散射的散射光； 所述中央控制子系统安装在测试系统所在实验室不被所述太阳模拟器照射的位置，用于控制所述周视测试平台、可见光探测子系统、姿态模拟子系统、太阳模拟器和激光发射/接收子系统，通过所述可见光探测子系统采集不同的观测方位角与高低角变化及不同的太阳照射方位角与高低角变化下的图像，并对采集到的图像以及激光发射/接收子系统接收到的激光信号数据进行分析处理，得到所述被测目标的可见光散射与激光散射动态特性，将分析结果存储到数据服务器并输出。2.根据权利要求1所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于， 针对所述太阳模拟器模拟的太阳光，所述中央控制子系统对所述可见光探测子系统采集到的图像进行处理，进而最终获得不同的观测方位角与高低角变化及不同的太阳照射方位角与高低角变化下的所述被测目标的可见光散射特性。3.根据权利要求1所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于， 针对所述激光发射/接收子系统发射的激光，所述中央控制子系统对所述激光发射/接收子系统收到的激光信号数据进行处理，进而最终获得不同的方位角与高低角变化下的所述被测目标的激光散射特性。4.根据权利要求1所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述测试轨道的轨道直径为21米，轨道角度范围大于180°。5.根据权利要求1或4所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述周视测试平台安装在直径为21米的所述立式圆弧板导轨上，所述中央控制子系统控制所述周视测试平台在所述立式圆弧板导轨上的0°?180°角度范围内运动； 所述周视测试平台上设置有升降、方位和俯仰机构，所述升降、方位和俯仰机构集成于一云台上，所述云台上承载所述可见光探测子系统，所述中央控制子系统用以通过控制所述周视测试平台上的升降、方位和俯仰机构使得所述可见光探测子系统对准被测目标质心所在位置。6.根据权利要求5所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述姿态模拟子系统包括底座、下圆弧运动机构、回转机构、上圆弧运动机构及模型支撑杆，其中， 所述下圆弧运动机构设置于所述底座上，用于使得所述被测目标绕其质心做俯仰旋转； 所述回转机构设置于所述下圆弧运动机构上，用于使得所述被测目标绕其质心做方位旋转； 所述上圆弧运动机构设置于所述回转机构上，用于使得所述被测目标绕其质心做俯仰旋转； 所述模型支撑杆设于所述上圆弧运动机构上，所述被测目标设于所述模型支撑杆上。7.根据权利要求1所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述太阳模拟器包括准直反射镜，其中， 所述准直反射镜直径为I米，焦距为5米，所述准直反射镜的镜面与光中心轴线水平偏转8°，将入射光线准直后出射模拟太阳光，光斑均匀区直径在距镜面27.5米处为3.2米，用于对直径3米以下的被测目标在实验室内模拟测试空间太阳光照射下的可见光散射。8.根据权利要求1所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述可见光探测子系统采用可见光成像敏感器对被测目标进行成像。9.根据权利要求1所述的一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述激光发射/接收子系统包括激光发射装置、激光接收装置、准直反射镜、电源及承载装置，其中， 所述激光发射装置和所述激光接收装置安装于所述承载装置上，并与所述电源及采集控制系统连接； 所述激光发射装置包含激光器和扩束镜，所述激光器用以发射激光，所述激光经所述扩束镜扩束后进入所述准直反射镜，并被所述准直反射镜准直后出射形成所述模拟空间远场激光； 所述准直反射镜的光轴与激光光路水平偏转8°，将入射激光准直后出射形成所述模拟空间远场激光，所述被测目标设置在与所述准直反射镜镜面27.5米处的光路上，所述模拟空间远场激光在所述被测目标处的光斑均匀区直径为3.2米，所述被测目标的外包络直径小于3米； 所述激光接收装置包含接收镜头和激光回波接收机，所述激光回波接收机通过所述接收镜头接收所述散射光，从而获得激光信号数据，所述激光回波接收机还用以将所述激光信号数据发送至所述中央控制子系统。10.根据权利要求1所述的一种空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述低反射/散射背景为黑色吸光布，设置为至少覆盖所述太阳模拟器模拟空间太阳光和/或所述激光发射/接收子系统模拟空间远场激光照射所述被测目标时直接照射到实验室墙上所形成的照射光斑。11.根据权利要求1所述的空间目标可见光散射与激光散射动态特性一体化测试系统，其特征在于，所述中央控制子系统包括试验数据库、试验控制管理模块、数据采集处理模块和监视模块，其中， 所述试验数据库用于存储测试过程中产生的所有数据，包括所述可见光探测子系统采集到的图像、激光发射/接收子系统接收到的激光信号数据以及处理之后得到的可见光散射特性和激光散射特性的数据； 所述试验控制管理模块由管理软件和相应的硬件平台组成，用于控制测量设备自动化完成测试过程； 所述数据采集处理模块包括采集设备和采集控制软件，完成测量信号的采集、记录、处理及结果的实时显示，并对采集到的图像和激光信号数据进行二次编码，叠加试验记录信息; 所述监视模块采用室内球型摄像机，对试验设备及其运行过程进行实时监视，用于保护设备和异常数据的分析。
【文档编号】G01S7/497GK106054160SQ201610498217
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】魏祥泉, 黄建明, 肖余之, 颜根廷, 苏必达, 范小礼, 姚建, 王盈, 陈凤, 刘艳, 闫海江
【申请人】上海宇航系统工程研究所