一种基于线阵地球敏感器的地球模拟器姿态模拟方法与流程

本发明涉及星载红外地球敏感器的地面检测技术，特别是指一种适用于线列阵静态红外地球敏感器的地球模拟器姿态模拟方法，它适用于对线列阵静态红外地球敏感器的地面检测时的姿态模拟。

背景技术：

红外地球敏感器，是基于地球红外辐射敏感原理的卫星姿态光学敏感器，可用于航天器相对于地球局地垂线的俯仰、滚动姿态角信号的测量、初始状态时航天器对地球的捕获和稳态运行时航天器的姿态控制。

根据红外地球敏感器内部是否含机械扫描机构，可分为扫描式和静态两类：其中扫描式又可分为圆锥扫描式(单圆锥、双圆锥)和摆动扫描式两种，而静态则分为线阵和面阵两种。

其中线阵红外地球敏感器中探测器位于光学系统的焦平面上，属于凝视型结构。当航天器运行于地球上空时，从太空航天器上观察地球时，得到相当于在4K冷背景中的一个平均亮温约为220K～240K的圆盘，圆盘的边缘称为地平圆。航天器运行于地球上空时，红外地球敏感器通过线列阵红外探测器检测地平圆的4个方位上14μm～16.25μm波段的地球红外辐射能量，确定线列阵红外探测器对应地平圆4个点的方位角位置，根据之间的几何关系，实现对卫星姿态的测量，得到航天器相对于地球当地垂线的俯仰角和滚动角。

因红外地球敏感器在轨观测对象为地球，地面无法直接进行验证试验。为了保证在轨的正常、正确使用，地面对红外地球敏感器进行性能测试是必然的。所以设计线阵红外地球敏感器地球模拟器(模拟光信号，提高光激励源)，用以匹配相应红外地球敏感器的测试和使用需要。

技术实现要素：

本发明的目的就是为线列阵静态红外地球敏感器产品提供一种适合地面检测用的地球模拟器的姿态模拟方法。

所述的地球模拟器包括四个地球边界红外辐射模拟单元1、四个姿态模拟单元2和系统控制单元3。通过系统控制单元3控制姿态模拟单元2带动地球红外辐射模拟单元1进行旋转，模拟不同姿态的角度变化，从而实现在线列阵红外地球敏感器地面测试及标校。

一种用于线阵地球敏感器的地球模拟器姿态模拟方法步骤如下：

(1)设置地球边界红外辐射模拟单元热板与冷光阑的温差T；

(2)计算弧摆台A的运动角度θ_A，其中P为要模拟的俯仰姿态角，R为要模拟的滚动姿态角；

(3)计算弧摆台B的运动角度θ_B，

(4)计算弧摆台C的运动角度θ_C，

(5)计算弧摆台D的运动角度θ_D，

(6)计算弧摆台A的相对运动角度并控制弧摆台电机运动，Δθ_A＝θ_A-θ_A0，其中θ_A0为上一状态弧摆台A的所得的运动角度；

(7)计算弧摆台B的相对运动角度并控制弧摆台电机运动，Δθ_B＝θ_B-θ_B0，其中θ_B0为上一状态弧摆台B的所得的运动角度；

(8)计算弧摆台C的相对运动角度并控制弧摆台电机运动，Δθ_C＝θ_C-θ_C0，其中θ_C0为上一状态弧摆台C的所得的运动角度；

(9)计算弧摆台A的相对运动角度并控制弧摆台电机运动，Δθ_D＝θ_D-θ_D0，其中θ_D0为上一状态弧摆台D的所得的运动角度。

本发明优点在于：有效解决了线阵红外地球敏感器地面姿态测试问题，为线阵红外地球敏感器提供了一种的地面测试手段。

【附图说明】

图1为本发明地球模拟器的结构图。

图2为本发明模拟方法流程图。

【具体实施方式】

下面通过实施例及附图对本发明作进一步的详细说明。

1、首先要模拟空间地球红外辐射；通过电加热方式并利用温度控制器控制地球红外辐射模拟单元中的热板和冷板的温差为T＝33.5°。

2、初始姿态(俯仰姿态角P＝0°和滚动姿态角R＝0°)下，四个弧摆台的运动角度均为0°。

3、进行俯仰姿态角P＝5°和滚动姿态角R＝-5°的姿态模拟，根据姿态模拟方法中提出的计算公式，得出四个弧摆台的运动角度分别为：

4、根据姿态模拟方法中提出的计算公式，得出四个弧摆台所需的旋转角度分别为：Δθ_A＝7.07107；Δθ_B＝0.00000；Δθ_C＝-7.07107；Δθ_D＝0.00000。

通过系统控制单元为处理器控制四个弧摆台分别旋转上述角度来实现地球模拟器对姿态的模拟。

如上所述的实施例仅为了说明本发明的技术思想，其目的在于使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本发明的保护范围。