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      一種用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試的懸浮面光源的制作方法

      文檔序號(hào):11618053閱讀:662來(lái)源:國(guó)知局
      一種用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試的懸浮面光源的制造方法與工藝

      本發(fā)明涉及一種用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試的懸浮面光源,特別適用于衛(wèi)星整星地面測(cè)試階段,載荷入光口垂直向上的被測(cè)設(shè)備的成像載荷測(cè)試,屬于衛(wèi)星測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域。



      背景技術(shù):

      根據(jù)任務(wù)和構(gòu)型設(shè)計(jì),一類光學(xué)成像載荷在地面裝星后,載荷入光口即載荷光軸與地面平行,見(jiàn)圖1,一類光學(xué)成像載荷在地面裝星后,載荷入光口即載荷光軸與地面垂直并向上,見(jiàn)圖2。整星測(cè)試時(shí),需要給光學(xué)成像載荷提供面光源,作為定性分析的光源輸入,對(duì)于第一類載荷形式,采用地面放置面光源或者平行光管或者景物模擬器作為輸入,對(duì)于第二類載荷形式,光源放置于整星上方。針對(duì)第二類載荷形式,普遍應(yīng)用的兩種面光源:一種是接觸式,將光源直接放置于載荷入光口,見(jiàn)圖3,該裝置弊端在于由于面光源需要與整星直接接觸,需考慮光源重量對(duì)整星艙板及載荷承重限制,同時(shí)需考慮光源電源對(duì)整星供電的安全隱患,第二種是非接觸式,將光源放置于架子上,架子、光源與整星不接觸,架子四角放置于地面上,見(jiàn)圖4,該裝置的弊端在于整星測(cè)試階段總裝要求支架類設(shè)備與整星安全距離為2m,同時(shí)考慮光源放置于架子頂面,架子的材質(zhì)要保持足夠強(qiáng)度,因此該支架重量和尺寸較大,類似龍門(mén)吊或者懸臂梁,不便于測(cè)試應(yīng)用,同時(shí)支架存在傾倒的隱患,對(duì)整星安全造成威脅。上述兩種面光源都需要安裝,使用起來(lái)都不方便。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)易、通用性強(qiáng)、供電方式對(duì)整星無(wú)安全危害的用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試的懸浮面光源。

      本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試的懸浮面光源,其特征在于包括面光源供電電源、面光源、支架、n個(gè)無(wú)人飛行器、無(wú)人飛行器控制臺(tái)和懸停監(jiān)測(cè)裝置,n≥1,面光源供電電源、面光源、n個(gè)無(wú)人飛行器和懸停監(jiān)測(cè)裝置均安裝在支架上,面光源嵌入面光源支架中央,n個(gè)無(wú)人飛行器均勻分布在支架上方,與支架可拆卸連接,其中:

      面光源供電電源,用于為面光源提供供電信號(hào);

      面光源,在供電信號(hào)驅(qū)動(dòng)下,發(fā)出特定光譜,用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試;

      n個(gè)無(wú)人飛行器,接收無(wú)人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的運(yùn)動(dòng)軌跡控制信號(hào),在其驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)面光源支架移動(dòng)或懸停在被測(cè)衛(wèi)星光學(xué)載荷正上方,接收緊急關(guān)機(jī)信號(hào),在其控制下停止運(yùn)動(dòng);

      無(wú)人飛行器控制臺(tái),為無(wú)線遙控設(shè)備,接收外部控制指令,所述外部控制指令包括運(yùn)動(dòng)控制指令、懸停監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)指令、緊急關(guān)機(jī)指令,根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制指令產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡控制信號(hào)發(fā)送至無(wú)人飛行器,根據(jù)懸停監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)指令向懸停監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送監(jiān)測(cè)使能信號(hào),根據(jù)緊急關(guān)機(jī)指令產(chǎn)生緊急關(guān)機(jī)信號(hào)制動(dòng)無(wú)人飛行器;同時(shí),監(jiān)測(cè)各無(wú)人飛行器電量、供電狀態(tài),在電量不足、供電異常的情況下發(fā)出警報(bào);

      懸停監(jiān)測(cè)裝置,接收無(wú)人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的監(jiān)測(cè)使能信號(hào),當(dāng)監(jiān)測(cè)使能信號(hào)“有效”時(shí),對(duì)面光源支架的安全狀態(tài)和懸停穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè),當(dāng)面光源支架處于“不安全”狀態(tài)或者懸停穩(wěn)定性異常情況,發(fā)出警報(bào),并同時(shí)發(fā)送緊急關(guān)機(jī)指令至無(wú)人飛行器控制臺(tái),當(dāng)監(jiān)測(cè)使能信號(hào)“無(wú)效”時(shí),不工作。

      所述懸浮面光源還包括減震隔墊,所述減震隔墊固定安裝在面光源支架下方,用于防止懸停于載荷入光口上方的支架異常墜落,對(duì)整星或載荷設(shè)備造成物理撞擊傷害。

      所述面光源供電電源(4)由供電控制裝置和蓄電池組組成,蓄電池組為面光源供電,供電控制裝置用于監(jiān)測(cè)面光源蓄電池組電量和供電狀態(tài),當(dāng)蓄電池組電量不足或供電異常時(shí),發(fā)出警報(bào)。

      所述無(wú)人飛行器為旋翼無(wú)人機(jī)。

      所述支架為框架結(jié)構(gòu)。

      所述特定光譜為可見(jiàn)光、近紅外光或者紫外光。

      所述懸停監(jiān)測(cè)裝置包括m個(gè)測(cè)距模塊、加速度測(cè)量模塊、控制模塊,m≥6,其中:

      m個(gè)測(cè)距模塊,安裝在面光源支架的邊緣不同測(cè)試點(diǎn),實(shí)時(shí)測(cè)量測(cè)試點(diǎn)與不同方向物體的距離,并發(fā)送至控制模塊;

      加速度測(cè)量模塊,實(shí)時(shí)測(cè)量面光源支架三個(gè)軸向的加速度,并發(fā)送至控制模塊;

      控制模塊,接收無(wú)人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的監(jiān)測(cè)使能信號(hào),當(dāng)監(jiān)測(cè)使能信號(hào)“無(wú)效”時(shí),不工作,當(dāng)監(jiān)測(cè)使能信號(hào)“有效”時(shí),對(duì)面光源支架的安全狀態(tài)和懸停穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè):

      當(dāng)面光源支架各測(cè)試點(diǎn)與任一方向物體的距離小于預(yù)設(shè)的安全距離時(shí),認(rèn)為面光源支架處于“不安全”狀態(tài);

      當(dāng)面光源支架任一軸向的加速度超過(guò)預(yù)設(shè)門(mén)限時(shí),認(rèn)為面光源支架懸停穩(wěn)定性異常;

      當(dāng)面光源支架處于“不安全”狀態(tài)或者懸停穩(wěn)定性異常情況,發(fā)出警報(bào)。

      本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:

      (1)、本發(fā)明采用無(wú)人飛行器將面光源懸浮于成像載荷上方,避免了接觸式面光源重量限制及供電安全問(wèn)題,同時(shí)避免非接觸式金屬支架面光源的支架傾倒安全隱患,該設(shè)備結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)易、面光源通用性強(qiáng)、供電方式對(duì)整星無(wú)安全危害,具有較強(qiáng)的可操作性和推廣價(jià)值。

      (3)、本發(fā)明所采用的無(wú)人飛行器可以是但不限于旋翼無(wú)人機(jī),旋翼無(wú)人機(jī)性能優(yōu)異,改裝簡(jiǎn)單,成本可控,根據(jù)面光源支架重量和大小,在滿足穩(wěn)定可靠前提下,可適應(yīng)性增減無(wú)人飛行器數(shù)量用來(lái)提高或降低支架承載能力。

      (4)、本發(fā)明采用懸停監(jiān)測(cè)裝置對(duì)面光源支架的安全狀態(tài)、穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),在出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí),發(fā)出警報(bào)或者采取緊急關(guān)機(jī)措施,大大提高了可靠性。

      (5)、本發(fā)明設(shè)置多個(gè)報(bào)警裝置可及時(shí)獲取支架安全狀態(tài),采取措施保證安全性及可靠性。

      (6)、本發(fā)明中面光源支架可根據(jù)實(shí)際載荷入光口形狀,適應(yīng)性改造而不必改變面光源的結(jié)構(gòu)及電子學(xué),通用性更強(qiáng)。

      (7)、本發(fā)明配置有減震隔墊,保證了面光源支架在異常墜落情況下,彈性落于衛(wèi)星艙板,避免對(duì)整星及載荷設(shè)備造成物理撞擊傷害。

      附圖說(shuō)明

      圖1為整星測(cè)試是載荷入光口與地面平行示意圖;

      圖2為整星測(cè)試是載荷入光口與地面垂直并向上示意圖;

      圖3為接觸式光源支架示意圖;

      圖4為非接觸式光源支架示意圖;

      圖5為面光源支架各部分位置示意圖;

      圖6為本發(fā)明面光源各功能模塊控制流圖;

      圖7為面光源支架工作示意圖。

      具體實(shí)施方式:

      以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

      一般衛(wèi)星光學(xué)載荷入光口方向一般指垂直地面向上,要想對(duì)其進(jìn)行測(cè)試需要在其載荷入光口上方布置一個(gè)面光源。本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試的懸浮面光源,如圖5所示,該懸浮面光源包括支架2、面光源供電電源4、面光源3、8個(gè)無(wú)人飛行器1、無(wú)人飛行器控制臺(tái)5、懸停監(jiān)測(cè)裝置6和減震隔墊7,面光源供電電源、面光源3、減震隔墊、無(wú)人飛行器1和懸停監(jiān)測(cè)裝置都固定在支架2上,其中,面光源3嵌入面光源支架2中央,無(wú)人飛行器1均勻分布在支架2上方,與支架2固定連接,無(wú)人飛行器控制臺(tái)5為無(wú)線遙控設(shè)備,與支架分離,通過(guò)無(wú)線方式與8個(gè)無(wú)人飛行器和懸停監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行通信。為了減輕重量,所述支架為框架結(jié)構(gòu)。

      如圖6所示,所述懸浮面光源各個(gè)模塊功能如下:

      (1)、面光源供電電源

      面光源供電電源4用于為面光源提供供電信號(hào),由供電控制裝置和蓄電池組組成,蓄電池組為面光源供電,供電控制裝置用于監(jiān)測(cè)面光源蓄電池組電量和供電狀態(tài),當(dāng)蓄電池組電量不足或供電異常時(shí),發(fā)出警報(bào)。

      (2)、面光源

      面光源3在供電信號(hào)驅(qū)動(dòng)下,發(fā)出特定光譜,用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試,所述特定光譜為可見(jiàn)光、近紅外光或者紫外光??梢愿鶕?jù)測(cè)試的需要選擇合適的面光源。當(dāng)面光源的形狀與支架框架結(jié)構(gòu)不匹配時(shí),可以增加一個(gè)與支架框架結(jié)構(gòu)相匹配的工裝,將面光源安裝于支架上。

      (3)無(wú)人飛行器

      接收無(wú)人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的運(yùn)動(dòng)軌跡控制信號(hào),在其驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)面光源支架2移動(dòng)或懸停在被測(cè)衛(wèi)星光學(xué)載荷正上方;接收緊急關(guān)機(jī)信號(hào),在其控制下停止運(yùn)動(dòng)。

      所述無(wú)人飛行器可以采用旋翼無(wú)人機(jī),旋翼無(wú)人機(jī)性能優(yōu)異,改裝簡(jiǎn)單,成本可控,根據(jù)面光源支架重量和大小,在滿足穩(wěn)定可靠前提下,可適應(yīng)性增減無(wú)人飛行器數(shù)量用來(lái)提高或降低支架承載能力。

      (4)、無(wú)人飛行器控制臺(tái)

      無(wú)人飛行器控制臺(tái)5接收外部控制指令,所述外部控制指令包括運(yùn)動(dòng)控制指令、懸停監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)指令、緊急關(guān)機(jī)指令,其中緊急關(guān)機(jī)指令由懸停監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出,其他指令可以由人工發(fā)出。根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制指令產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡控制信號(hào)發(fā)送至無(wú)人飛行器1,根據(jù)懸停監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)指令向懸停監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送監(jiān)測(cè)使能信號(hào),根據(jù)緊急關(guān)機(jī)指令制動(dòng)無(wú)人飛行器1;監(jiān)測(cè)各無(wú)人飛行器1電量、供電狀態(tài),在電量不足、供電異常的情況下發(fā)出警報(bào)。

      (5)、懸停監(jiān)測(cè)裝置

      懸停監(jiān)測(cè)裝置由m個(gè)測(cè)距模塊、加速度測(cè)量模塊、控制模塊組成,m≥6,其中:

      m個(gè)測(cè)距模塊,安裝在面光源支架的邊緣不同測(cè)試點(diǎn),實(shí)時(shí)測(cè)量測(cè)試點(diǎn)與上、下、左、右、前、后多個(gè)不同方向物體的距離,并發(fā)送至控制模塊;

      加速度測(cè)量模塊,實(shí)時(shí)測(cè)量面光源支架三個(gè)軸向的加速度,并發(fā)送至控制模塊;

      控制模塊,接收無(wú)人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的監(jiān)測(cè)使能信號(hào),當(dāng)監(jiān)測(cè)使能信號(hào)“無(wú)效”時(shí),不工作,當(dāng)監(jiān)測(cè)使能信號(hào)“有效”時(shí),對(duì)面光源支架的安全狀態(tài)和懸停穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè):

      當(dāng)面光源支架各測(cè)試點(diǎn)與任一方向物體的距離小于預(yù)設(shè)的安全距離時(shí),認(rèn)為面光源支架處于“不安全”狀態(tài);

      當(dāng)面光源支架任一軸向的加速度超過(guò)預(yù)設(shè)門(mén)限時(shí),認(rèn)為面光源支架懸停穩(wěn)定性異常;

      當(dāng)面光源支架處于“不安全”狀態(tài)或者懸停穩(wěn)定性異常情況,發(fā)出警報(bào),并同時(shí)發(fā)送緊急關(guān)機(jī)指令至無(wú)人飛行器控制臺(tái)。

      (6)、減震隔墊

      減震隔墊用于防止懸停于載荷入光口上方的面光源支架異常墜落,對(duì)整星或載荷設(shè)備造成物理撞擊傷害,一般減震隔墊選取絕緣材料,厚度不低于面光源遮光罩凸出支架高度,也就是保證支架一旦落下了,減震隔墊先接觸頂板即可。

      衛(wèi)星光學(xué)載荷測(cè)試過(guò)程中,上述面光源的具體操作方式為:

      (1)、將支架2的結(jié)構(gòu)框架與減震隔墊7相連接,將面光源供電設(shè)備4的供電控制裝置和蓄電池組用線纜連接,并與面光源3連接,將面光源3和面光源供電設(shè)備4安裝在支架2的結(jié)構(gòu)框架上,將若干個(gè)無(wú)人飛行器1與支架2連接。

      (2)、使用面光源供電設(shè)備4將面光源3開(kāi)啟,用無(wú)人飛行器控制臺(tái)5遙控面面光源支架從地面位置飛行并懸停于載荷入光口處,安全距離0.5m,如圖7所示。

      (3)、面光源供電設(shè)備4中供電控制裝置監(jiān)測(cè)面光源蓄電池組電量和供電狀態(tài),在電量不足或供電異常情況下,發(fā)出警報(bào);無(wú)人機(jī)飛行器控制臺(tái)5監(jiān)測(cè)無(wú)人飛行器1電量、供電狀態(tài)和懸停穩(wěn)定性狀態(tài),在電量不足、供電異常或懸停穩(wěn)定性異常情況下,發(fā)出警報(bào)。

      (4)、當(dāng)發(fā)生步驟3所述異常情況時(shí),利用無(wú)人飛行器控制臺(tái)5控制無(wú)人飛行器1將面光源支架移動(dòng)至地面,完成面光源3檢修、電源更換或無(wú)人飛行器1檢修、電源更換,完成后,重復(fù)步驟2。

      (5)、測(cè)試完成后,利用無(wú)人飛行器控制臺(tái)5控制無(wú)人飛行器1將面光源支架移動(dòng)至地面,關(guān)閉電源。

      本發(fā)明方法可在光學(xué)衛(wèi)星整星測(cè)試中推廣應(yīng)用。

      以上所述,僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

      本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。

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