一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统的制作方法

本发明属于航天光学红外遥感，尤其涉及一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统。

背景技术：

1、随着红外遥感技术的不断发展和应用的深入，对红外遥感数据的定量化要求越来越高。红外遥感数据定量化涉及到红外遥感器自身性能、图像处理质量、定标等许多环节，其中最基础和最重要的环节是定标。

2、目前红外遥感器一般配置有星上定标用于对红外遥感器进行定标。星上定标一般设置在中继透镜前或红外探测器前，实现局部光路的红外遥感器星上定标。近年来，随着红外光遥感器的快速发展，光学系统口径越来越大，红外遥感器自身结构变形等对其成像性能影响越来越大，因此对全口径全光路定标系统的需求越来越迫切。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，具有大口径、宽温区、低面密度、高温度均匀性、高可靠的特点，可实现红外成像系统的全口径全光路高可靠定标。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，包括：星上定标板、驱动机构、控制模块和温控模块；

3、星上定标板和驱动机构设置在红外成像系统的入光口处；

4、驱动机构在控制模块的控制下，驱动星上定标板的打开/关闭；其中，在红外成像系统定标时，驱动机构在控制模块的控制下，驱动星上定标板关闭，来自星上定标板的辐射信息直接进入红外成像系统进行全口径全光路定标；在红外成像系统非定标时，驱动机构在控制模块的控制下，驱动星上定标板打开，来自地物目标的辐射信息进入红外成像系统；

5、温控模块，用于实时测量星上定标板的温度，根据设定温度点阈值范围对星上定标板进行控温。

6、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，控制模块，包括：主份单片机、主份功率驱动元件、备份单片机和备份功率驱动元件；

7、主份单片机，用于提供主份电机脉冲信号给主份功率驱动元件；

8、主份功率驱动元件，用于根据接收到的主份电机脉冲信号，生成并输出主份电机驱动信号至驱动机构；

9、备份单片机，用于提供备份电机脉冲信号给备份功率驱动元件；

10、备份功率驱动元件，用于根据接收到的备份电机脉冲信号，生成并输出备份电机驱动信号至驱动机构。

11、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，驱动机构，包括：基座、主份电机、备份电机、主份一级小齿轮、备份一级小齿轮、主份中间齿轮副、备份中间齿轮副、主份二级小齿轮、备份二级小齿轮、主份扇形齿轮副、备份扇形齿轮副、星上定标板支撑轴、星上定标板支撑臂、记忆合金、主份离合器、备份驱动拨环、备份驱动拨杆、主份位置反馈元件和备份位置反馈元件；

12、主份一级小齿轮与主份电机固接，并安装在基座上；主份中间齿轮副与主份二级小齿轮通过轴承安装在基座上；主份扇形齿轮副与星上定标板支撑轴固接并安装在基座上；主份一级小齿轮与主份中间齿轮副啮合；主份二级小齿轮与主份扇形齿轮副啮合；星上定标板支撑臂转动角度0°和93°位置均安装有主份位置反馈元件，主份位置反馈元件用于测量并反馈星上定标板的打开/关闭状态；

13、备份一级小齿轮与备份电机固接，并安装在基座上；备份中间齿轮副与备份二级小齿轮通过轴承安装在基座上；备份扇形齿轮副与星上定标板支撑轴固接并安装在基座上；备份一级小齿轮与备份中间齿轮副啮合；备份二级小齿轮与备份扇形齿轮副啮合；备份驱动拨杆与备份扇形齿轮副固接，备份驱动拨环与星上定标板支撑臂固接；星上定标板支撑臂转动角度0°和93°位置均安装有备份位置反馈元件，备份位置反馈元件测量并反馈星上定标板的打开/关闭状态；

14、记忆合金安装在星上定标板支撑轴内，记忆合金与主份离合器固接，主份离合器安装在星上定标板支撑轴上。

15、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，对于驱动机构，有：

16、来自控制模块的主份电机驱动信号驱动主份电机带动主份中间齿轮副进行一级减速驱动、主份中间齿轮副带动主份扇形齿轮副进行二级减速，驱动星上定标板支撑臂转动；

17、当星上定标板支撑臂转动角度到0°位置时，主份位置反馈元件反馈星上定标板关闭信号给控制模块的主份单片机，主份单片机停止输出主份电机脉冲信号，主份功率驱动元件则停止输出主份电机驱动信号；

18、当星上定标板支撑臂转动角度到93°位置时，主份位置反馈元件反馈星上定标板打开信号给控制模块的主份单片机，主份单片机停止输出主份电机脉冲信号，主份功率驱动元件则停止输出主份电机驱动信号。

19、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，对于驱动机构，还有：

20、当主份电机出现卡滞或故障时，通过记忆合金将主份离合器脱离；来自控制模块的备份电机驱动信号驱动备份电机带动备份中间齿轮副进行一级减速驱动，备份中间齿轮副带动备份扇形齿轮副进行二级减速驱动备份驱动拨杆拨动备份驱动拨环、进而带动星上定标板支撑臂转动；

21、当星上定标板支撑臂转动角度到0°位置时，备份位置反馈元件反馈星上定标板关闭信号给控制模块的备份单片机，备份单片机停止输出备份电机脉冲信号，备份功率驱动元件则停止输出备份电机驱动信号；

22、当星上定标板支撑臂转动角度到93°位置时，备份位置反馈元件反馈星上定标板打开信号给控制模块的备份单片机，备份单片机停止输出备份电机脉冲信号，备份功率驱动元件则停止输出备份电机驱动信号。

23、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，星上定标板安装在驱动机构的星上定标板支撑臂上，在星上定标板支撑臂的转动下实现星上定标板的打开/关闭。

24、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，星上定标板，包括：碳纤维板，加热片和热敏电阻；

25、加热片贴在碳纤维板外侧面，用于碳纤维板的加热升温；

26、热敏电阻安装在碳纤维板外侧面，用于碳纤维板实时闭环控温和温度监测。

27、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，碳纤维板为三层结构：外层为碳纤维，中间层位石墨膜，内层为碳纤维。

28、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，碳纤维板的外形尺寸为430mm×450mm；碳纤维板内侧面喷黑漆，发射率为0.96；碳纤维板的外层和内层厚度均为0.8mm，中间层厚度为0.52mm。

29、在上述空间应用全口径全光路高可靠定标系统中，热敏电阻的温度测量范围为210k～323k。

30、本发明具有以下优点：

31、(1)本发明公开了一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，采用碳纤维+石墨膜+碳纤维的多层结构实现大口径星上定标黑体的制备，驱动机构设计有备份，具有大口径、宽温区、低面密度、高温度均匀性、高可靠的特点，实现了全口径全光路高可靠星上定标。

32、(2)本发明公开了一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，利用碳纤维复合材料的轻质高强度特性以及石墨膜的高导热特性实现星上定标板的大口径、低面密度、轻量化、变温快速性和温度均匀性。同比铝蜂窝复合材料重量降低了37％。

33、(3)本发明公开了一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，可对400mm口径的红外遥感器进行全口径全光路星上定标，从而对红外遥感器自身变化引起的性能变化进行长期监测。

34、(4)本发明公开了一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，用控制模块设置备份，驱动机构设置备份的方式对星上定标板进行打开和关闭操作，系统无单点、可靠性高。

35、(5)本发明公开了一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，温度阈值设置范围为210k～323k，温度均匀性为±0.3k，具有宽温区、高温度均匀性的特点。

36、(6)本发明公开了一种空间应用全口径全光路高可靠定标系统，红外遥感器不工作时，星上定标板关闭，即可以起到空间辐射和空间碎片的防护作用，又改善了红外遥感器的热环境，提高了红外遥感器的可靠性安全性和温度稳定性。