一种近红外星模拟器的校准装置的制作方法

本实用新型涉及计量校准技术领域，具体涉及一种近红外星模拟器的校准装置。

背景技术：

星模拟器是天文导航设备标校检测中必不可少的仪器，通过室内光学或光电手段实现对无穷远恒星的准确模拟，星等和星间角距是星模拟器最重要的性能指标，在使用前必须精确校准。

传统星模拟器工作在可见光波段，通常采用微弱光照度计校准星等，采用高精度经纬仪校准星间角距。近年来，随着近红外测星技术的快速发展，星模拟器也由可见光波段扩展到近红外波段，由于微弱光照度计和经纬仪无法用于近红外波段，因此采用传统手段无法校准近红外星模拟器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种近红外星模拟器的校准装置，用以解决目前近红外星模拟器无法校准的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种近红外星模拟器的校准装置，包括近红外经纬仪、数据处理与显控系统，近红外经纬仪用于瞄准近红外星模拟器并测量出模拟星的方位角值、俯仰角值和星点图像灰度值；数据处理与显控系统用于对近红外经纬仪进行运动控制，采集近红外经纬仪的测量数据进行分析处理和显示，对测量数据进行计算得到星等和星间角距的校准结果，并进行存储和显示处理。

近红外经纬仪包括近红外星光探测仪、精密测角与伺服系统、调平机构，所述近红外星光探测仪用于对近红外星模拟器的模拟星进行瞄准、探测以及成像并测量出星点图像灰度值，精密测角与伺服系统包括方位组、俯仰组，近红外星光探测仪通过连接支架固定在所述俯仰组的中央。

近红外星光探测仪包括近红外光学系统、近红外相机、瞄准器，近红外光学系统与近红外相机之间采用标准c-mount接口连接，瞄准器固定在近红外光学系统的上端面，瞄准器的光轴与近红外光学系统的光轴保持平行。

近红外光学系统采用定焦的卡塞格林式光学系统，有效接收口径不小于100mm、焦距不小于1000mm、透过率不小于0.75。

近红外相机采用ingaas面阵探测器，光谱响应范围0.9-1.7μm、量子效应效率不小于70％。

精密测角与伺服系统采用u-t结构形式，用于承载并控制所述近红外星光探测仪。

俯仰组通过连接法兰固定在方位组上，方位组和俯仰组采用成对角接触轴承背靠背支撑的轴系结构形式，方位组和俯仰组通过力矩电机驱动转动，并采用对称分布的双读数头圆光栅测量出方位角和俯仰角，方位组采用导电滑环实现方位方向360°无限旋转。

调平机构包括底板、3个脚螺母和水准器，调平机构通过连接法兰固定在方位组下端面，通过调节3个脚螺母，观察水准器实现调平。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的近红外星光探测仪，采用大口径、长焦距和高透过率的近红外光学系统，以及高灵敏度、低噪声、高分辨率的近红外相机，实现了对近红外星等的高精度测量和校准，校准精度优于0.2个星等；本实用新型的精密测角与伺服系统，总体采用u-t结构形式、轴系采用成对角接触轴承背靠背支撑的结构形式，并利用双读数头圆光栅、力矩电机、导电滑环等先进的传感器件与技术，实现了对近红外星间角距的高精度测量和校准，校准精度优于2角秒；本实用新型能对现有的近红外星模拟器进行准确校准，保证在测量天文导航设备时量值传递的准确可靠，对天文导航设备的导航能力进行准确的检测和评价，确保为相应载体提供高精度的导航信息，具有重要的军事意义和良好的社会经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的近红外星模拟器的校准装置组成图；

图2是本实用新型的近红外经纬仪的正视图；

图3是本实用新型的近红外经纬仪的侧视图；

图4、图5是本实用新型的校准近红外星模拟器的示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型实施例提供的近红外星模拟器校准装置，包括一个近红外经纬仪，用于对近红外星模拟器进行瞄准和测量，得到近红外模拟星的星等和星间角距的测量数据；一个数据处理与显控系统，用于对近红外经纬仪进行运动控制，采集近红外经纬仪的测量数据进行分析处理和显示，对测量数据进行计算得到星等和星间角距的校准结果，并进行存储和显示处理。

参见图2-图3，近红外经纬仪包括近红外星光探测仪1、精密测角与伺服系统2和调平机构3；近红外星光探测仪1用于对近红外星模拟器进行瞄准、探测以及成像，得到近红外模拟星的星点图像，它包括近红外光学系统1.1、近红外相机1.2、瞄准器1.3；精密测角与伺服系统2用于承载并控制近红外星光探测仪1，使其瞄准近红外星模拟器并测量出模拟星的方位角值和俯仰角值，它包括方位组2.1、俯仰组2.2；调平机构3用于近红外经纬仪的调平，包括底板3.3、3个脚螺母3.2和水准器3.1。

近红外星光探测仪1通过连接支架固定在精密测角与伺服系统2的俯仰组2.2的中央，其光轴与俯仰组2.2的回转轴垂直。

精密测角与伺服系统2采用u-t结构形式，俯仰组2.2固定在方位组2.1上端面的安装法兰上，俯仰组2.2与方位组2.1的回转轴正交。

调平机构3通过连接法兰固定在方位组2.1下端面，通过调节3个脚螺母3.2、观察水准器3.1实现调平。

近红外光学系统1.1采用定焦的卡塞格林式光学系统，其口径足够大以保证获取充分的信号光，焦距足够长以保证较高的空间分辨率，系统透过率足够高以减少对信号光的衰减。

近红外相机1.2采用光谱响应范围为0.9-1.7μm的高灵敏度、低噪声、高分辨率的ingaas面阵探测器，与近红外光学系统1.1之间采用标准c-mount接口连接，近红外相机1.2的探测器靶面位子近红外光学系统1.1的焦面位置，且与精密测角与伺服系统2的方位组的回转轴共面。

瞄准器1.3固定在近红外光学系统1.1的上端面，其光轴与近红外光学系统1.1的光轴保持平行。

方位组2.1采用成对角接触轴承背靠背支撑方式的轴系布局，轴系采用力矩电机驱动方式，以有效利用空间并减小体积；方位组2.1采用导电滑环实现方位方向360°无限旋转；方位组2.1采用对称分布的双读数头圆光栅测量方位角值，以提高测量精度。

俯仰组2.2采用两对角接触轴承背靠背支撑方式的轴系布局，两对轴承均通过修切隔圈及弹性压圈进行预紧，轴系采用力矩电机驱动方式；俯仰组2.2的俯仰轴系径向轴承内环与俯仰轴、径向轴承外环与轴承座均采用过盈配合，以消除轴承与俯仰轴及轴承座的配合间隙；俯仰组2.2采用对称分布的双读数头圆光栅测量俯仰角值，以提高测量精度；俯仰组2.2的轴系回转范围-10°～+100°，俯仰组2.2设置有机械限位和电气限位防撞装置，确保校准装置运行安全。

参见图4-图5，本实用新型实施例还提供了使用上述校准装置对近红外星模拟器的星等和星间角距的校准方法，包括以下步骤：

步骤一、将近红外经纬仪放置在安装装置，正确连接近红外经纬仪和数据处理与显控系统；

步骤二、调节近红外经纬仪的3个脚螺母3.2，观察水准器3.1中的水泡，当处于中心位置时表明近红外经纬仪已经调平；

步骤三、通过数据处理与显控系统操控近红外经纬仪转动，首先观察瞄准器1.3使其对准被校准的近红外星模拟器中的第1颗模拟星，然后观察数据处理与显控系统上显示的该模拟星的星点图像，继续通过数据处理与显控系统操控近红外经纬仪转动，当星点图像位于数据处理与显控系统的图像显示中心位置时，停止转动；

步骤四、通过数据处理与显控系统读取该模拟星的星等值mv1、方位角值α1和俯仰角值β1；

步骤五、重复步骤三、步骤四，得到其它模拟星的星等值mv2...mvn、方位角值α2...αn和俯仰角值β2...βn；

步骤六、按下式计算得到第1颗模拟星与第n颗模拟星的星间方位角距值：

α1-n＝|α1-αn|

步骤七、按下式计算得到第1颗模拟星与第n颗模拟星的星间俯仰角距值：

β1-n＝|β1-βn|。

本实用新型采用大口径、长焦距和高透过率的近红外光学系统，以及高灵敏度、低噪声、高分辨率的近红外相机，实现了对近红外星等的高精度测量和校准，校准精度优于0.2个星等；本实用新型的精密测角与伺服系统，总体采用u-t结构形式、轴系采用成对角接触轴承背靠背支撑的结构形式，并利用双读数头圆光栅、力矩电机、导电滑环等先进的传感器件与技术，实现了对近红外星间角距的高精度测量和校准，校准精度优于2角秒；本实用新型能对现有的近红外星模拟器进行准确校准，保证在测量天文导航设备时量值传递的准确可靠，对天文导航设备的导航能力进行准确的检测和评价，确保为相应载体提供高精度的导航信息，具有重要的军事意义和良好的社会经济效益。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。