本发明专利技术提供一种天基探测与跟踪成像系统测试装置及测试方法。其测试装置包括气浮台(1)、高精度动靶标(4)、搭载于高精度动靶标上用以提供无穷远拍摄目标的平行光管、以及安装于气浮台(1)上的角速度测量装置；天基探测与跟踪成像系统作为被测系统(5)同轴固定安装于气浮台(1)的转动台面上，且被测系统的三轴交点为高精度动靶标(4)旋转光锥顶点；转动平台沿其切线方向栓接牵引线并通过绕接定滑轮悬挂砝码(2)，利用砝码自重对转动平台施加切向力。本发明专利技术实现了对天基探测与跟踪成像系统多个重要性能指标的测试，从而进行进一步的调整和优化，保证产品的质量，确保天基探测与跟踪成像系统质量和在轨正常运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间目标探测和跟踪成像技术，具体涉及对空间目标探测和跟踪成像这一类设备的性能参数的测量方法和测试装置。
技术介绍
天基(星载)探测与跟踪成像系统的功能是对重要空间目标进行精确探测和跟踪成像，确定可能对航天系统构成威胁的空间目标(包含卫星及空间碎片)的任务、尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性；对目标特性数据进行归类和分发。发展天基探测与跟踪成像系统有利于提高我国对空间目标监视、跟踪和识别能力、增强对空间战场态势的实时感知能力和空间攻防对抗能力。此外，发展天基探测与跟踪成像系统还有利于我国航天发射场的发展和更新，即有利于靶场从地基靶场到天基靶场的升级。与地基监视和测量相比，天基探测与跟踪成像系统具有如下优点(1)不受地理位置限制，覆盖范围大，容易实现对目标的连续监视、跟踪与精确的特征测量；(2)不受气象条件的限制，探测效果好；(3)作战时生存能力强，可实现全射向、多轨道发射和全球机动发射；(4)可大大缩短航天发射周转时间。所谓天基指的是设备工作的平台是在轨工作的卫星平台。而天基探测与跟踪成像系统就是以卫星为工作平台在轨工作的探测与跟踪成像系统。探测与跟踪成像系统一般有二维跟踪转台、光学探测相机和光学成像相机组成。二维跟踪转台是该系统的跟踪机构，其主要功能是搭载探测相机和成像相机，实现空间二维转动。根据外引导信息及探测相机给出的实时脱靶量信息能够对重点目标进行连续跟踪，在跟踪过程中成像相机及其它相关测量设备可以完成对目标的成像与目标特性测量。天基探测与跟踪成像系统是搭载在卫星平台上的具有较大活动部件的复杂系统。 首先，工作环境的特殊性卫星处在空间微重力环境下，卫星基本不受外力作用(忽略大气阻力)，系统对外是一个独立的系统，系统动量守恒。卫星上任何一个部件的运动及运动状态的变化都会给卫星平台带来扰动，即对卫星平台有力矩输出，如果该力矩较大或持续时间较长将影响卫星的姿态的控制，特别在该影响较大一致于超过了卫星姿态控制系统的调节与控制能力，就会影响卫星的正常工作，这种现象是十分可怕的。因此，为了确保天基探测与跟踪成像系统质量和在轨正常运行，需要在试验室内对其进行系统性能测试。从而进行精细的调整和优化，保证产品的质量。
技术实现思路
本专利技术提供一种，以确保天基探测与跟踪成像系统质量和在轨正常运行。本专利技术基于以下理论分析形成技术方案首先，需要对天基探测与跟踪成像系统工作时对卫星平台的力学输出进行精确测量与控制。系统与卫星平台的力学作用特性可以用输出力矩和输出角动量来描述。输出力矩是系统对卫星平台力学输出的瞬时效应，输出角动量是系统对卫星平台力学输出的累积效应。输出力矩和输出角动量两者可以通过微分与积分关系相互转换。其次，天基探测与跟踪成像系统搭载在卫星平台上，而卫星平台在轨运行过程中不仅要受到重力梯度力矩、太阳辐射力矩、气动力矩、地磁力矩等空间环境力矩，还受到星上活动部件的输出力矩。空间环境力矩比较小且变化平缓，在卫星姿态控制系统的调节范围之内，虽然会对卫星姿态带来扰动，但不会对卫星正常工作造成威胁，而星上转动部件的输出力矩是巨变的，卫星姿态控制系统瞬时难以弥补，因此会对卫星姿态造成较大影响。总之，天基探测与跟踪成像系统的工作平台是运动的，这会给系统的工作增加难度，具体的说会影响系统的跟踪精度、跟踪平稳度及成像质量。下面给出系统关键指标的定义。(1)输出力矩天基探测与跟踪成像系统在工作过程中对卫星平台的作用力矩。 具体包括启动输出力矩和平稳跟踪输出力矩。(2)输出角动量天基探测与跟踪成像系统在工作过程中对卫星平台的输出角动量。它是输出力矩随时间的积分效应。(3)动态跟踪精度系统在工作过程中会对卫星平台有力矩输出，从而使卫星平台的姿态处于动态变化之中，相当于系统坐落在一个运动的基座上工作，在这种环境下系统的跟踪精度。(4)动态跟踪稳定度跟踪稳定度是跟踪精度的变化率，动态跟踪平稳度就是系统工作过程中动态跟踪精度的变化率。它会影响成像的清晰度。(5)动态成像质量由于目标相对与系统是运动的，目标在相机像面上的像会存在像移，该像移会影响成像的清晰度，即影响相机的成像质量。动态成像质量即为系统在动态跟踪过程中的成像质量。本专利技术的技术方案如下天基探测与跟踪成像系统的测试装置，包括气浮台(1)、高精度动靶标⑷、搭载于高精度动靶标上用以提供无穷远拍摄目标的平行光管、以及安装于气浮台(1)上的角速度测量装置；天基探测与跟踪成像系统作为被测系统(5)同轴固定安装于气浮台(1)的转动台面上，且被测系统的三轴交点为高精度动靶标(4)旋转光锥顶点；转动平台沿其切线方向栓接牵引线并通过绕接定滑轮悬挂砝码O)，利用砝码自重对转动平台施加切向力。上述平行光管可由点目标平行光管(6)和面目标平行光管(7)组成，分别为被测系统的探测相机和成像相机提供无穷远目标。上述角速度测量装置优选采用光纤陀螺仪(3)，安装于气浮台(1)的转动台面上， 光纤陀螺仪输入轴与气浮台回转轴同轴平行。一种应用上述测试装置对天基探测与跟踪成像系统进行测试的方法，包括三部分的测试(1)输出力矩和角动量测试、(2)动态跟踪精度和动态跟踪平稳度测试、(3)动态成像质量测试；其中，(1)输出力矩和角动量测试包括以下步骤(1. 1)将被测系统安装固定于气浮台的转动平台上，并调整使其与气浮台回转轴同轴；(1. 2)将气浮台的转动平台浮起，调平，使转动平台与水平面平行；(1. 3)将质量为m的砝码经过定滑轮与转动平台连接，连接点与气浮台回转轴距离I，利用砝码自重施加切向力T，使转动平台转动；(1.4)固定在转动平台上的光纤陀螺仪测得的转动平台转动的初始角速度ω，并计算角加速度α ；(1. 5)计算转动平台和被测设备的总转动惯量J ；(1. 6)按设定的工作参数驱动动靶标转动，天基探测与跟踪成像系统跟踪动靶标， 光纤陀螺仪测得的转动平台转动的角速度ω'；(1. 7)计算天基探测与跟踪成像系统工作时的输出力矩；(1. 8)计算天基探测与跟踪成像系统工作时的输出角动量；(2)动态跟踪精度和动态跟踪平稳度测试包括以下步骤(2. 1)将被测系统安装固定于气浮台的转动平台上，并调整使其与气浮台回转轴同轴；(2. 2)将气浮台的转动平台浮起，调平，使转动平台与水平面平行；(2. 3)按设定的工作参数驱动动靶标转动，天基探测与跟踪成像系统跟踪动靶标；(2. 4)提取相机脱靶量即可计算动态跟踪精度和动态跟踪稳定度；(3)动态成像质量测试包括以下步骤(3. 1)将被测系统安装固定于气浮台的转动平台上，并调整使其与气浮台回转轴同轴；(3. 2)将气浮台的转动平台浮起，调平，使转动平台与水平面平行；(3. 3)在动靶标的平行光管焦面上安装目标板，按设定的工作参数驱动动靶标转动，天基探测与跟踪成像系统跟踪动靶标并进行成像；(3. 4)对图像进行判读并确定被测设备的动态成像质量。本专利技术实现了对天基探测与跟踪成像系统输出力矩、输出角动量、动态跟踪精度、 动态跟踪稳定度、动态成像质量等性能指标的测试，从而进行进一步的调整和优化，保证产品的质量，确保天基探测与跟踪成像系统质量和在轨正常运行。附图说明图1为本专利技术测试装置的结构示意简图。图2为本专利技术测试装置的实物参考图。附图标号说明1-气浮台；2-高精度砝码本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田留德，张周峰，薛勋，赵建科，赛建刚，曹昆，周艳，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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