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高精度大视场多星模拟器设计与验证

许洪刚,韩冰,李曼丽,马洪涛,张鹏宇,鞠德晗

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许洪刚, 韩冰, 李曼丽, 马洪涛, 张鹏宇, 鞠德晗. 高精度大视场多星模拟器设计与验证[J]. , 2020, 13(6): 1343-1351. doi: 10.37188/CO.2020-0024
引用本文: 许洪刚, 韩冰, 李曼丽, 马洪涛, 张鹏宇, 鞠德晗. 高精度大视场多星模拟器设计与验证[J]. , 2020, 13(6): 1343-1351.doi:10.37188/CO.2020-0024
XU Hong-gang, HAN Bing, LI Man-li, MA Hong-tao, ZHANG Peng-yu, JU De-han. Design and verification of high-precision multi-star simulator with a wide field of view[J]. Chinese Optics, 2020, 13(6): 1343-1351. doi: 10.37188/CO.2020-0024
Citation: XU Hong-gang, HAN Bing, LI Man-li, MA Hong-tao, ZHANG Peng-yu, JU De-han. Design and verification of high-precision multi-star simulator with a wide field of view[J].Chinese Optics, 2020, 13(6): 1343-1351.doi:10.37188/CO.2020-0024

高精度大视场多星模拟器设计与验证

doi:10.37188/CO.2020-0024
详细信息
    作者简介:

    许洪刚(1991—),男,山东临沂人,硕士,研究实习员,2014年、2018年于东北林业大学分别获得学士、硕士学位,主要从事光电测量技术方面的研究。E-mail:nefuxhg@163.com

    韩 冰(1981—),男,吉林长春人,副研究员,国家光学机械质量监督检验中心副主任。全国光学和光子学标准化委员会委员,中国光学学会光学测试委员会委员,2004年于吉林大学获得学士学位,主要从事光学测试技术研究和检测仪器的开发工作。E-mail:hanbing@ciomp.ac.cn

    通讯作者:

    韩 冰(1981—),男,吉林长春人,副研究员,国家光学机械质量监督检验中心副主任。全国光学和光子学标准化委员会委员,中国光学学会光学测试委员会委员,2004年于吉林大学获得学士学位,主要从事光学测试技术研究和检测仪器的开发工作。E-mail:hanbing@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号:V249.4; TH74

Design and verification of high-precision multi-star simulator with a wide field of view

More Information
  • 摘要:在星敏感器高精度的地面精确标定任务中,为满足其对高精度大视场多星模拟器的需求, 研制了可实现20°×40°视场内65颗恒星位置、星等精确模拟的高精度星模拟器。文章从星模拟器原理出发,基于星模拟器空间坐标系转换设计了模拟星支架,通过分析影响模拟星指向的误差,采用 “主次镜一体式安装”、“全铝式模拟星系统”、“星孔位置补偿”等关键技术,设计高精度模拟星系统;建立各模拟星在 o- xyz′坐标系中的空间位置模型,推导出各模拟星俯仰偏摆角度、单星指向及星间角距数学模型,并计算出单星指向理论误差及星角距理论误差,作为装调及试验的理论基础。试验结果显示,所有模拟星单星指向误差均优于1.914″,任意两模拟星角距误差优于4.3″;设计的高精度大视场多星模拟器精度满足要求,解决了新型星敏感器对高精度大视场多星模拟器的需求,可以作为高精度星敏感器地面性能标定的重要设备。

  • 图 1天球坐标系下的角距图

    Figure 1.The angular distance in celestial coordinate system

    图 2高精度大视场多星模拟器原理图

    Figure 2.Schematic diagram of high-precision multi-star simulator with wide field of view

    图 3模拟星Pi空间模型

    Figure 3.The space model ofPisimulation star

    图 4天球坐标系旋转模型

    Figure 4.The rotation model of celestial coordinate system

    图 5旋转坐标系对应图

    Figure 5.Corresponding diagram of rotation coordinate system

    图 6模拟星系统结构示意图

    Figure 6.Structure diagram of simulation star system

    图 7模拟星系统实物图及整机干涉检验图

    Figure 7.Physical map of simulation star system and its interference diagram

    图 8模拟星角距空间模型

    Figure 8.Space model of simulation star angular distance

    图 9高精度大视场多星模拟器实物图

    Figure 9.Physical diagram of high-precision multi-star simulator with wide field of view

    表 1各模拟星在o-xyz′坐标系中的坐标值

    Table 1.Coordinate values of simulation stars ino-x'y'z' coordinate system(mm)

    序号 HIP号 xi′坐标 yi′ 坐标 zi′ 坐标
    1 746 222.156 2488.992 74.603
    2 2599 79.783 2488.551 225.271
    …… …… …… …… ……
    5 3821 0 2500 0
    …… …… …… …… ……
    64 116418 482.876 2446.708 −174.499
    65 116962 339.63 2467.865 210.458
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    表 2各个模拟星相对中心模拟星的理论偏摆和俯仰角度

    Table 2.The theoretical yaw and pitch angle of each simulation star relative to its center(Unit:(°))

    序号 HIP号 偏摆角α 俯仰角
    1 746 5.10044 88.28996
    2 2599 1.83626 84.83016
    …… …… …… ……
    5 3821 0 90
    …… …… …… ……
    64 116418 11.16428 94.00247
    65 116962 7.83589 85.17093
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    表 3各个模拟星实际检测偏摆和俯仰角度

    Table 3.Practical detection of yaw and pitch angle of each simulation star

    序号 HIP号 理论偏摆俯仰角(°) 测量偏摆俯仰角(°) 单星指向误差(″)
    偏摆角α 俯仰角β 偏摆角α 俯仰角β
    1 746 5.10044 88.28996 5.10022 88.28973 −0.826820841
    2 2599 1.83626 84.83016 1.83606 84.83038 0.789502782
    …… …… …… …… …… …… ……
    5 3821 0.00000 90.00000 0.00000 90.00000 0
    6 4427 359.06675 87.08662 359.06662 87.08652 −0.359564154
    …… …… …… …… …… …… ……
    12 13268 343.5068 88.18147 343.50726 88.18198 1.745461436
    13 14328 340.61185 89.39579 340.61242 89.39635 1.894486725
    …… …… …… …… …… …… ……
    51 111674 19.76467 91.41438 19.7641 91.41381 −1.913923243
    …… …… …… …… …… …… ……
    64 116418 11.16428 94.00247 11.16395 94.00284 1.322767965
    65 116962 7.83589 85.17093 7.83568 85.17125 1.132461231
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出版历程
  • 收稿日期:2020-02-21
  • 修回日期:2020-04-07
  • 网络出版日期:2020-10-14
  • 刊出日期:2020-12-01

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