一種基于微米級led發(fā)光技術的星模擬器目標標準源的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學測量儀器技術領域，特別是涉及到一種光學導航敏感器的地面檢測與標定。
【背景技術】
[0002]光學導航敏感器是為飛行器在太空中提供位置及姿態(tài)參數(shù)的重要裝置，其精度高低將決定著飛行器的精確飛行，因此需對光學導航敏感器的工作參數(shù)進行準確的檢測與標定，以確保光學導航敏感器精確的運行精度，從而保證飛行器的飛行精度和安全性。目前光學導航敏感器的精度從低到高，依次分為地球敏感器、太陽敏感器和星敏感器。
[0003]光學導航敏感器的標定有兩種方式:在軌標定和地面標定，在軌標定由于技術難度較大、費用高、標定費時，所以光學導航敏感器的標定基本都采用地面標定的方式。地面標定所用設備根據(jù)敏感器的不同，精度由低到高依次分為地球模擬器、太陽模擬器和星模擬器。地面標定的原理是:由模擬器為所標定的光學導航敏感器提供高精度標準發(fā)光目標(包括紅外地球圖像、太陽光斑和星圖)，通過計算模擬器所提供的標準發(fā)光目標與所標定光學導航敏感器采集到的標準發(fā)光目標的圖像之間的誤差，來確定被標定光學導航敏感器工作參數(shù)。目前，航天領域為飛行器多配置為星敏感器，其主要工作參數(shù)是恒星間的張角和星點亮度(星等)，所以對星敏感器的標定任務也就是在地面采用星模擬器完成這兩個主要工作參數(shù)的精度(即星間角距精度和星點亮度(星等)精度)的標定。
[0004]星模擬器由標準目標源與準直光學系統(tǒng)兩部分組成，其工作原理是:位于模擬器準直光學系統(tǒng)焦平面處的標準目標源提供發(fā)光目標，通過準直光學系統(tǒng)將此發(fā)光目標投射到被標定敏感器的入瞳處，為所標定的光學導航敏感器輸入標定所需的目標圖像。而根據(jù)星模擬器的標準目標源工作原理的不同，星模擬器可分為靜態(tài)星模擬器、動態(tài)星模擬器，但是從相關資料了解到，目前由于已有的星模擬器的目標標準源在設計中，由于原理誤差、發(fā)光源性能以及加工工藝等因素，造成了目前用于星敏感器標定的星模擬器精度都相對較低，例如在靜態(tài)星模擬器設計中，常采用的LED背光板配合加工有圓形通孔的金屬目標靶的發(fā)光目標模擬方法，在標定過程中只能實現(xiàn)固定位置和固定亮度星圖的模擬；而動態(tài)星模擬器設計中，常采用的液晶光閥配合液晶顯示器的動態(tài)模擬方法，星點位置受液晶光閥的動態(tài)噪聲影響很大，而且亞像素元測量精度時，由于像素形狀(矩形形狀)限制，無法實現(xiàn)星點圓度的要求。或者即使所研制的裝置可以實現(xiàn)星圖的對星等和星間張角的精度要求，但是其設計難度和研制的技術要求太高，不適合廣泛推廣。例如有一種采用OLED面陣光源與光纖傳光束配合高精度星點靶標來進行星圖模擬裝置，其星間角距精度可以達到幾μπι，可完成5?10等星的模擬，但是其光纖與OLED的耦合精度以及光纖與靶標的裝調(diào)精度要求非常嚴格，研制成本和后期維護費用太高，實際應用投入太大。
[0005]隨著微光電子機械系統(tǒng)(MOEMS)技術的出現(xiàn)，μ LED作為發(fā)光光源開始得到重點研宄。而目前，針對基于ULED發(fā)光技術的星模擬器目標標準源尚未見報道。因此現(xiàn)有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種基于微米級LED發(fā)光技術的星模擬器目標標準源，整體構成結(jié)構簡單，安裝方便，可實現(xiàn)5?10等星模擬，星間距精度< ± I μ m，且星點實時可控，設備調(diào)配和維護便捷。
[0007]一種基于微米級LED發(fā)光技術的星模擬器目標標準源，包括箱體、鏡筒、十字分劃板、衰減片、濾光片、ULED光源、用于ULED光源定位的電控移動臺、恒溫裝置以及精微可控電源；其中所述箱體的側(cè)端面上安裝有鏡筒；所述鏡筒內(nèi)依次安裝有十字分劃板、衰減片、濾光片；所述十字分劃板瞄準μ LED光源上發(fā)光點的位置；所述衰減片用于調(diào)整目標標準源最終的整體發(fā)光亮度，所述濾光片用于控制μ LED光源所發(fā)光的波段達到模擬器的輸出星圖的波長要求；所述箱體的內(nèi)底面上安裝有用于μ LED光源定位的電控移動臺和精微可控電源；所述ULED光源安裝在用于y LED光源定位的電控移動臺上；ULED光源為一副具有發(fā)光點尺寸多10 μπι的、多點的發(fā)光面，μ LED光源上的各個發(fā)光點可單獨、實時可控；所述用于ULED光源定位的電控移動臺通過電機來控制導軌移動臺沿目標標準源的光軸方向移動，調(diào)整安裝在移動臺上面的μ LED光源的位置位于星模擬器準直光學系統(tǒng)的焦平面處；所述恒溫裝置安裝在μ LED光源的背面；恒溫裝置用于保持ULED光源周圍具有穩(wěn)定的恒溫環(huán)境，所述精微可控電源用于控制μ LED光源上每個點的亮度。
[0008]所述鏡筒內(nèi)部依次安裝的十字分劃板、衰減片、濾光片均與鏡筒垂直。
[0009]所述μ LED光源的安裝位置與用于μ LED光源定位的電控移動臺垂直。
[0010]所述μ LED光源通過微光電子機械系統(tǒng)MOEMS在外延片的基礎上加工，μ LED光源上發(fā)光點位置根據(jù)星模擬器的星圖確定。
[0011]所述衰減片、濾光片的具體參數(shù)根據(jù)星模擬器所需的目標標準源的亮度與工作波長確定。
[0012]通過上述設計方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果:一種基于微米級LED發(fā)光技術的星模擬器目標標準源，整體構成結(jié)構簡單，安裝方便，可實現(xiàn)5?10等星模擬，星間距精度< ± I μ m，且星點實時可控，設備調(diào)配和維護便捷。采用MOEMS加工技術，可保證μ LED光源上的各個星點位置、大小精確可控，可實現(xiàn)星點的位置精度< ±1 ym，星點間的最小距離< 20 μπι;通過選擇不同發(fā)光材料的外延片，通過拼接，可實現(xiàn)一副星圖中具有不同發(fā)光波長星點的模擬；采用ULED光源可實現(xiàn)所模擬星圖中的星點單星亮滅實時可控；通過裁剪或拼接外延片的方式，來滿足與各型號星模擬器需不同尺寸星圖的要求。
【附圖說明】
[0013]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明:
[0014]圖1為本發(fā)明一種基于微米級LED發(fā)光技術的星模擬器目標標準源整體結(jié)構示意圖。
[0015]其中1-箱體、2-鏡筒、3-十字分劃板、4-衰減片、5-濾光片、6-