星模拟器文献综述
GPS卫星模拟器的结构及其现状应用研究
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摘要 ：Ｇ Ｓ 信号 模拟器作为一种高精度的测试设备 ，功能强大 ，广泛应用于多个领如航空 、航天 、核工 Ｐ
业 、通信等 。本文就 ＧＰ Ｓ信号 模拟 器的结 构 、现状及其应用展开讨论 ，并对其进行分析研究 。
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ＧＰ Ｓ信 号模拟器 的几种典型用途［】 。
虚拟仪器及其应用文献综述
虚拟仪器及其应用文献综述摘要随着当前经济和互联网的快速发展，虚拟仪器与人类生活的关系越来越紧密。
虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，具有用户定义测量功能、便于组成自动测试系统强大的数据处理功能、系统组建时间短、便于扩展等特点，被广泛应用于测量、监控、工程处理、远程教育、报表生成技术等方面。
关键词：虚拟仪器，测试系统，特点，应用，互联网引言从十九世纪初到二十世纪末，测量仪器经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器这四个阶段。
相较于前面三代的测量仪器，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化仪器系统[1]。
计算机管理着虚拟仪器的硬软件资源，是虚拟仪器的硬件基础。
此外，还有基于计算机总线和模块化仪器总线的各种主要用于完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换功能的测控功能硬件，如：利用PCI计算机总线的数据采集卡（DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器等。
虚拟仪器的软件系统主要包括I/O接口软件、仪器驱动程序、仪器开发软件、应用软件。
1 虚拟仪器系统构成虚拟仪器由硬件系统和软件系统两部分组成，其中硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件；软件系统从底层到顶层，包括三部分：VISA 库、仪器驱动程序和应用软件，如图1、2。
图1-1 虚拟仪器的基本构成图1-2 虚拟仪器的构成框图1.1 硬件构成（1）计算机硬件平台计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。
[2]（2）测试功能硬件通过A/D转换将模拟信号转化成数字信号，送入计算机进行分析、处理、显示等；再通过D/A转换把数字控制量转化成模拟控制量，送到执行器，从而实现反馈控制，如数据采集卡系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及它们之间的任意组合。
高精度星模拟器的光学系统与光源设计
高精度星模拟器的光学系统与光源设计高兴华;王霞;李建永【期刊名称】《北华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(018)003【摘要】针对星敏感器地面标定设备的要求,设计了一种基于数字化控制的高精度、全光谱静态星等模拟器.系统采用无畸变、高成像质量的准直光学系统模拟"无穷远"的星光;控制采用脉宽调制(PWM)技术,设计驱动电路的硬件和软件.在暗室条件下测试验证星模拟器,结果表明:该星模拟器实现了0,0.5,1,…,6.5,7等15个星等挡位的联合调节与单独调节功能,模拟精度为±0.1m,控制距离为10 m,控制误差不超过±0.1%.%According to the requirement of star sensor ground ca libration equipment,this paper designed a high-precision and full-spectrum magnitude simulator based on digital control. The system adopted the collimation optical system with no distortion and high imaging quality to simulate the "infinity" starlight;based on pulse width modulation ( PWM) technology,the hardware and software of the drive circuits were designed. Test the star simulator under darkroom condition, the results showed 15 magnitude gear ( 0, 0. 5, 1,…, 6. 5, 7 ) can be combined regulation as wellas separate regulation,simulation precision was ±0. 1m. Control distance was 10 m, control error was not exceed ±0. 1%.【总页数】4页(P417-420)【作者】高兴华;王霞;李建永【作者单位】北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021【正文语种】中文【中图分类】TH74【相关文献】1.高精度动态星模拟器的光学系统设计 [J], 赵梓朝;陈启梦;唐子博;王哲2.高精度静态星模拟器光学系统设计 [J], 刘欢;王春艳;庞广宁;杨帆3.大视场高精度紫外地球模拟器光学系统设计 [J], 杨松洲; 岳世新; 张健; 刘雨萱; 张国玉4.色温星模拟器用抛物面离轴反射光学系统设计 [J], 刘欢;王春艳;王志强;孙昊;赵义武5.基于DMD光谱可调的星模拟器光源光学系统设计 [J], 徐达;张国玉;孙高飞;张宇;雷杰;马一原因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
小型动态星模拟器总体设计
刍议小型动态星模拟器总体设计摘要：随着航天事业的迅猛发展，天文导航设备日益受到重视，其中，测量精度高且无时间漂移的星敏感器备受青睐。
由于航天实验的特殊性，无法把星敏感器送入太空中进行检测，因此有必要在地面上模拟实时星图以对星敏感器进行测试。
关键词：小型动态星；模拟器；技术本文以小型动态星模拟器为研究对象，分析星模拟器的工作原理与需求，星模拟器的系统组成，小型动态星模拟器主要技术指标。
根据星敏感器的工作原理和工作方式，提出基于数字光处理的小型动态星模拟器总体技术方案，并确定了小型动态星模拟器的主要技术指标。
星模拟器光学系统，包括非成像的照明光学系统和成像的准直物镜系统两部分。
为了达到小型化的星模拟器技术要求，设计基于白光发光二极管的照明光学系统，并对光阀处的光斑均匀性进行优化与仿真分析，照明不均匀度达到 3%；针对星模拟器准直物镜系统的特点，设计了复杂化匹兹万结构的光学系统，并对像差进行了优化分析，最终结果为绝对畸变小于光阀像元尺寸，相对畸变控制在1‰以下，达到星模拟器成像光学系统要求。
一.星模拟器的工作原理与需求分析星模拟器是航天飞行器姿态控制系统测试设备的重要组成部分，用于对星敏感器进行功能与性能上的测试。
因此，需要具体分析星敏感器的功能技术指标，这对星模拟器的研制具有重要的指导意义。
星敏感器是一种具有较高精度的姿态敏感器，以天球上不同位置的恒星为探测目标以确定航天飞行器运行姿态。
其工作原理是：光学系统将恒星成像在光学焦平面上；ccd 探测器置于光学焦平面上，实现光电转换；星点像转变成的输出电信号经过 a/d 转换后，输出数字图像；数字图像传送到数据处理单元进行星点提取、星图识别和姿态计算，确定星敏感器光轴在惯性坐标系下的三轴姿态。
星敏感器的工作原理，要求其测试设备，也就是星模拟器，提供任一时刻、任一惯性坐标系下指向的模拟星图。
星模拟器不仅需要提供精确的星点位置，还要保证星与星之间角距的准确性。
高精度星模拟器目标标准源设计_孙向阳
第３２卷 第５期光 学 学 报Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．５２０１２年５月ＡＣＴＡ ＯＰＴＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｍａｙ，２０１２高精度星模拟器目标标准源设计孙向阳１，３ 张国玉１，２ 段 洁１ 孙高飞１ 高 越１１长春理工大学光电工程学院，吉林长春１３００２２；２吉林省光电测控仪器工程技术研究中心，吉林长春１３００２２３长春大学电子信息工程学院，吉林长春（）１３００２２摘要 为满足高精度光学导航敏感器地面标定要求，针对传统标定用目标标准源技术特点，给出了一种基于有机电致发光器件（ＯＬＥＤ）光源与光纤光导技术相结合的高精度目标标准源设计方法。
分析设计方案并给出了目标标准源的整体结构；同时为提高ＯＬＥＤ与光纤耦合效率，详细设计了标准目标源的光纤光源耦合机构以及光纤入／出射板的结构；为满足５～１０等星的精确控制，对光耦合机构的自聚焦透镜和星等输出模拟系统中的滤光片进行了详细设计，并对自聚焦透镜进行了参数优化。
对目标标准源的主要参数星等和星点间距精度进行的理论分析和实际测试表明所设计目标标准源达到了高精度星敏感器标定需要。
关键词 光学器件；星敏感器；目标靶；光纤；星等中图分类号 ＴＨ７４ 文献标识码 Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＯＳ２０１２３２．０５２３００１Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｔａｒ Ｃｈａｒｔｓ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ－Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｔａｒ ＳｉｍｕｌａｔｏｒＳｕｎ Ｘｉａｎｇｙａｎｇ１，３ Ｚｈａｎｇ Ｇｕｏｙｕ１，２ Ｄｕａｎ Ｊｉｅ１ Ｓｕｎ Ｇａｏｆｅｉ １ Ｇａｏ Ｙｕｅ１１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ２ Ｊｉｌｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ３ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００２２，烄烆烌烎ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄｓ ｏｆ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｅｃｉｓｅ ｓｔａｒ ｃｈａｒｔｓ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅ ＯＬＥＤ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈ ｆｉｂｅｒ－ｏｐｔｉｃ ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｔａｒｃｈａｒｔｓ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｔｓ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ＯＬＥＤ ａｎｄ ｆｉｂｅｒ ｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ａ ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒｈｏｌｄｉｎｇ ｐｌａｔｅ．Ｂｙ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｌｅｎｓ ｉｎ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒｓ ｉｎｓｔｅｌｌａｒ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ａｐｒｅｃｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｏ ５～１０ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔａｒｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｉｔ ｉｓｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｓｔａｒ ｃｈａｒｔｓ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｅ ｏｐｔｉｃａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｔａｒ ｓｅｎｓｏｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｒｓｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ；ｓｔａｒ ｓｅｎｓｏｒ；ｔａｒｇｅｔ；ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ；ｓｔｅｌｌａｒ ｍａｇｎｉｔｕｄｅＯＣＩＳ ｃｏｄｅｓ ２３０．６０８０；１２０．４６４０；１２０．４８００；１２０．４８２０；１３０．３１２０ 收稿日期：２０１１－１１－０９；收到修改稿日期：２０１１－１２－０５作者简介：孙向阳（１９７８—），男，讲师，博士研究生，主要从事航天器地面模拟技术与光电检测技术等方面的研究。
大口径离轴反射式星模拟器光学系统设计
大口径离轴反射式星模拟器光学系统设计张文颖;张国玉;张雷【摘要】星模拟器作为星敏感器的地面标定系统，用来模拟星点像的大小、星等、光谱、色温、星的位置及星之间的角距等。
随着航天技术的不断发展，对星模拟器本身的要求也越来越高，进而使星模拟器重要部件准直光学系统的设计成为关键因素。
利用离轴反射式光学系统无色差、体积小、光利用率高、中心无遮拦等特点，提出一种离轴抛物面式准直光学系统。
该系统由离轴主抛物面反射镜和次平面反射镜组成，实现了通光口径为Φ300 m m ，焦距为3000mm ，视场角为30′的准直光学系统设计，经像质分析表明，在视场角内畸变为0．0062％（小于0．01％）， MTF达到衍射极限，波相差为0．0716λ，所设计的光学系统能满足要求，并论述了准直光学系统的装校过程。
%Star simulator ,as the ground calibration system of star sensor ,can be used to simulate the star involving its size ,magnitude ,spectrum ,color temperature ,position and the angular distance between stars ,etc .With the continuous development of space technology ,the requirement of the star simulator itself has becomehigher ,and then the design of collimation optical system for star simulator important component has become the key factor .Based on the characteristics of off‐axis reflective optical system which has no chromatic aberration ,small volume ,high light efficiency and the center without blocking ,an off‐axis parabolic collimation optical syste m wasproposed ,and the assembly and calibration process was discussed .The system consists of an off‐axis parabolic mirror and a plane mirror ,which has a clear aperture of Φ300 mm ,focal length of 3 000 mm ,and viewingangle of 30′ .The image quality ana lysis shows when the distortion in field of view is 0 .006 2% ( < 0 .01% ) ,the modulation transfer function (MTF)reaches the diffraction limit and the wave aberration is 0 .071 6λ .This design of the optical system can meet the requirements.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P949-954)【关键词】星模拟器;离轴反射系统;光学设计;大口径【作者】张文颖;张国玉;张雷【作者单位】长春理工大学，吉林长春130000;长春理工大学，吉林长春130000; 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心，吉林长春130000; 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林长春130000;长春理工大学，吉林长春130000【正文语种】中文【中图分类】TN202引言传统的星敏感器是一种目前广泛应用的航天产品，是以恒星为观测对象的光学姿态敏感器，主要用于卫星、飞船等航天器在轨飞行时的姿态测量任务。
星模拟器多色温模拟技术研究
基金项目：吉林省“十三五”科学技术项目（Ｎｏ吉教科合字 ２０１６第 １６０号）资助。 作者简介：张晓娟（１９７０－），女，博士，教授，主要研究方向为仪器科学技术。Ｅｍａｉｌ：ｊｌｘｊ２００８＠１２６ｃｏｍ 收稿日期：２０１７１０１６
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激 光 与 红 外 第 ４８卷
英国国家物理实验室设计以溴钨灯为发光介质的光 谱分布可调谐光源系统［５］；美国国家标准和技术研 究院研制 了 一 种 使 用 大 量 发 光 二 极 管 （ＬｉｇｈｔＥｍｉｔ ｔｉｎｇＤｉｏｄｅ，ＬＥＤ）的光谱分布可调积分球光源［６］；朱 继亦等提出一种改变 ＬＥＤ点亮个数来调整合成光 谱的光源模型［７］；刘洪兴等在此基础上采用溴钨灯 和恒流驱动的 ＬＥＤ混合光源作为积分球内部光源 进行了光谱范围 ３８０～９００ｎｍ分布及匹配研究［８］。
１ 引 言 星敏感器主要是利用电荷耦合器件 （ＣＣＤ）或
互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）经光学系统接收恒 星发出的光，将数据处理成观测星图和数据库中预 存的导航星图进行比较以得到航天器在星空中的位 置与姿态［１－２］。在星敏感器技术中非常关键的一项 是对恒星发射光的接收，所以对星敏感器的标定就 尤为重要。常用的标定方法可分为在轨标定和地面 标定，在轨标定虽然具有和真实太空环境一样的精
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｔａｒｓｉｍｕｌａｔｏｒ
ＺＨＡＮＧＸｉａｏｊｕａｎ１，ＹＡＮＧＪｕｎｊｉｅ２，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ２，ＺＨＡＮＧＬｉｎａ２
（１ＪｉｌｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｊｉｌｉｎ１３２０００，Ｃｈｉｎａ； ２ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００００，Ｃｈｉｎａ）
基于UBV星等系统的星模拟器控制系统设计
基于UBV星等系统的星模拟器控制系统设计摘要:采用国际上标准的UBV星等系统,设计了星模拟器的控制装置,包括硬件设计和软件设计。
DSP发出三路PWM脉冲控制卤钨灯的发光亮度,配合三组滤光片构成UBV系统。
用DSP控制步进电机的旋转,电机带动变密度盘的旋转控制,实现衰减的自动控制。
该装置实现星模拟器的光度和光谱仿真。
实验结果表明可以满足设计要求。
关键词:星模拟器光谱光度DSP星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量仪器,它通过探测天球上不同位置的恒星来确定卫星姿态,提供航天飞行器相对于惯性坐标系的三轴姿态。
星模拟器是在地面上模拟天空,以便对星敏感器的星图识别算法进行功能测试的检测设备。
这里介绍的星模拟器就是基于UBV星等系统进行设计开发的。
主要用于像星敏感器等空间光测设备的地面标定。
1 星模拟器控制系统组成及工作原理系统组成如图1所示。
工控机发出模拟星等的指令,通过RS232串口发送给DSP控制系统。
DSP发出指令控制卤钨灯的驱动电路,从而控制三个卤钨灯的发光状态。
卤钨灯发出的光经过聚光镜会聚,窄带滤光片组滤光,变密度盘组衰减,再经由光纤耦合系统、大气衰减仿真系统进入到积分球内。
积分球上开四个孔,一个入孔三个出孔。
积分球输出两路相同光束:一路用于照射目标,最后经平行光管系统后出去的光为模拟无穷的星光;一路由光电转换装置接收,构成闭环控制系统。
留有一路光用于微光照度计检测照度值。
控制系统采用三路光源配合三组窄带滤光片组进行滤光,是仿照国际上普遍采用UBV星等系统。
模拟恒星光谱时由电机控制的变密度盘组来分别调节三路光源的照度值[2]。
当光谱一定时,DSP控制三路光源的光功率并配合衰减片组对光信号进行衰减。
进而实现模拟空间目标的光度值和光谱。
2 系统设计系统是由一个开环控制的步进电机系统和一个闭环控制的光源系统组成。
步进电机旋转的位置指令和闭环控制系统的驱动光源的初始数字量由工控机通过串口发送给DSP,闭环控制系统反馈信号由光源探测电路提供。
虚拟仪器技术文献综述
虚拟仪器技术文献综述虚拟仪器技术综述1引言随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经突破传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化。
在这种背景下，美国国家仪器公司(National Instruments Corporation，简称NI)在20世纪80年代最早提出虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)的概念。
其核心的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性[1]。
2虚拟仪器的概念和特点虚拟仪器是模拟仪器、数字化仪器、智能仪器后的新一代仪器技术。
目前虚拟仪器技术已应用于各个行业，在医学、航空等行业已开发出DAQ仪器、VXI 及PXI等标准体系结构的虚拟仪器，这些仪器应用方便，成本低廉，从而导致了虚拟仪器技术在其他行业的迅猛发展。
虚拟仪器利用现有的个人计算机, 加上特殊设计的仪器硬件和专用软件, 形成既有普通仪器的基本功能又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器它对实验水平和生产效率的提高产生不可佑里的影响其特点如下[2]（1）功能由用户自己定义；（2）面向应用的系统结构，可方便地与网络外设、应用等连接；（3）展现全汉化图形界面、计算机直接读数；（4）数据可编辑、存储、打印；（5）软件是关键部分；（6）价格低廉, 可重复利用；（7）基于计算机技术开放的功能模块可构成多种仪器；（8）技术更新快(周期为1——2 年)；（9）基于软件体系的结构, 大大节省开发维护费用。
3虚拟仪器的构成3.1虚拟仪器的硬件构成根据虚拟仪器的总线类型，可以把虚拟仪器分为三大类：GPIB体系结构、VXI体系结构和PXI体系结构。
(1)基于数据采集的虚拟仪器系统这种方式借助于插入计算机的数据采集卡与专用的软件，如LabVIEW（或LabWindows/CVI）相结合，通过A/D变换将模拟信号采集到计算机进行分析、处理、显示等，通过D/A转换实现反馈控制。
星体跟踪器测试系统中星模拟器的标定
星体跟踪器是航天飞行器 中广泛采用的一种高精度、 高可靠性 过程 ： 经纬仪调 至水平位 置 ， 利用陀螺经纬仪测 出经纬仪方位零 位 的姿态测量器件 。 在 星体跟踪器测试 系统 中， 需要星模拟器 ， 以给出 相 对 正 北 方 向的 夹 角 ， 从而得到地理坐标 系； 经纬 仪精 确 测 出 每 颗 星 体 跟 踪 器 所 需 的 星 光 输入 信 号 “ 。 模拟恒 星在地理坐标 下的位置。 在本文涉及的星体跟踪器测试系统 中， 平行光管模拟无穷远星点 ， 因此 ， 对 出射光 的平行性要求很高 ， １引言 安装平行光管时首先将经纬仪调焦至无穷远 ， 然后对准平行光管观 星模 拟器 的实 质是 一个 平行 光管 ， 在焦面位置放置星点板 ， 经 察 ， 可 以看到一个光点 ， 当星点板离 焦时， 光 点较模糊 ， 此时可前后 光源照射后 ， 星点板就可 以通过平行光管成像 到无穷远 来模 拟星 移动 星点板 ， 当观察到星点具有最佳聚焦时 ， 说明 星点板 已经调 整 图， 在光源前放置 不同的中性滤光 片可实现对 不同星等的模拟 ， 放 到焦面位置。 此时经纬仪放置转 台中心位置 。 模拟 星空对角线剖 面 置带通滤光片实现对恒 星光谱 的模拟 。 这 种星模 拟器 的结构简单 ， 图如 图 ３ 所示 。 没有 实时性要求 ， 但对单星张角 、 星点位置 和星等的模 拟精度 要求 根据模拟星的空 间分布 ， 只要将经纬仪置于转 台中心处 ， 就可 很高【 ２ Ｊ ｏ 以通过转动观察 到所有的模拟星， 可通过正倒 镜多 次测量得到稳定 本文涉及的 星体跟踪器测试 系统 由星模 拟器 、 高精 度双轴转 的测量值 。 标定过程 ： 经纬仪调至水平位置 ， 利用陀螺经纬仪测出经 台、 定位守时模块 、 控制计算机等组成。 该系统用于 星体跟踪器动静 纬仪方位零位相对正北方 向的夹角 ， 从而得到地理坐标 系； 经纬 仪 态精度测试 ， 为完成测试功能 ， 本文设计的星模拟器每颗星的高低、 精确测 出每颗模拟恒星在地理坐标下的高低角 、 方位 角位置 。 方位角的位置精度应小于２ 。 ４误 差 分析
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星模拟器文献综述
星模拟器主要分三类，静态星模拟器（static star simulator）、动态星模拟器（dynamic star simulator）和电子星模拟器（electrical star simulator）。
1 电子星图模拟器
电子星空模拟器产生动态星图，模拟星敏感器探头输出的图像激励星敏感器线路盒。
电子星空模拟器没有复杂的光学系统，不需要高精度的机械加工，使用时也不需要精确安装，输出的电子星图星点位置精度高，可用于分系统、整星和靶场测试,电子星空模拟器能够模拟随卫星轨道和姿态变化的星图，实现全轨道实时多星模拟，替代星敏感器探头作为星敏感器的输入，使星敏感器具备接入闭路测试的能力。
2 静态星模拟器
静态星模拟器的实质是平行光管，在焦面上放置一个或若干个一定大小的针孔。
经光源照射后，针孔像就可认为是平行出射的星点。
在光源前加不同的中性滤光片，可以表示不同的星等，加入带通滤光片可以大致表达恒星的光谱特性。
这种星模拟器结构简单，对实时性一般无要求，对单星张角、星等等参数的模拟精度要求高。
3 动态星模拟器
a)小型动态星模拟器技术研究（博士学位论文）
提出基于数字光处理的小型动态星模拟器总体技术方案，并确定了小型动态星模拟器的主要技术指标。
星模拟器光学系统，包括非成像的照明光学系统和成像的准直物镜系统两部分。
为了达到小型化的星模拟器技术要求，设计基于白光发光二极管的照明光学系统，并对光阀处的光斑均匀性进行优化与仿真分析，照明不均匀度达到3%；针对星模拟器准直物镜系统的特点，设计了复杂化匹兹万结构的光学系统，并对像差进行了优化分析，最终结果为绝对畸变小于光阀像元尺寸，相对畸变控制在1‰以下，达到星模拟器成像光学系统要求。
本文的主要创新点在于：一、采用数字光处理技术作为小型动态星模拟器的
显示核心，提高显示图像的响应速度和光能利用率，国内外未见相关文献报道；
二、探索性地开展星光颜色模拟的研究，为进一步开展恒星的近似光谱模拟提供了一条途径。
在地面上进行星图模拟，产生的实时星图要和待测星敏感器的工作状态相匹配，以便对星敏感器的星点提取和星图识别算法进行功能测试。
这种星模拟器结构较为复杂，对星图刷新速率和模拟星的星间角距精度要求较高。
空间光调制器采用的是数字微镜阵列
小型动态星模拟器技术指标如下：
1.星图视场：10.5°×7.5°
2.出瞳口径：Φ35 mm
3.出瞳距：>120 mm
4.图像分辨率：1 024×768
5.单星视张角：≤40″
6.星间角距精度：≤40″
7.模拟星灰度可调：2~6.5 等星
8.光谱范围：400~780 nm
9.中心设计波长：550 nm
10.照明不均匀度：<10%
11.工作电压：220 V
12.最大外形尺寸：Φ200 mm×500 mm
13.重量：≤3 kg
14.工作环境温度：-10~40 ℃
15.工作环境湿度：20%~90%
16.单次连续工作时间：≤49 小时
b)基于LCOS拼接技术的动态星模拟器
星模拟器的工作过程为：星图控制计算机根据航天器的轨道、姿态和星敏感器的安装位置和方向，计算出应显示的星图，并将星图信息送入模拟器，在液晶光阀上显示出来。
由于液晶光阀安放在光学系统的焦平面上，所以光学系统输出为各模拟星点产生的平行光，模拟了星点在无穷远的物理现象。
根据用户的技术要求，多星模拟器组成如图2-2 所示。
本项目的研制工作主要是对框图中多星模拟器部分进行详细的研究，最终提供能满足技术要求的设备。
基于LCOS拼接技术的动态星模拟器光学系统设计主要参数指标如下:。