小型动态星模拟器总体设计
《2024年新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》范文
《新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》篇一一、引言六自由度运动模拟器，以其精确模拟多种复杂动态环境的能力，正逐渐在航空航天、汽车驾驶模拟、虚拟现实、医疗康复等领域展现出广泛的应用前景。
本文将着重对新型六自由度运动模拟器的性能进行分析，并对其设计方法进行详细探讨。
二、新型六自由度运动模拟器性能分析（一）运动性能新型六自由度运动模拟器可以实现平动、转动和复杂运动的模拟，包括前后左右移动、俯仰、翻滚和偏航等。
通过精确的传感器和控制系统，运动模拟器能够准确反映动态环境的真实状态，提高模拟的真实性和可靠性。
（二）动力学性能该模拟器在动力学性能方面具有出色的表现。
其精确的动力学模型能够模拟出复杂的动态过程，为科学研究提供真实可靠的实验数据。
此外，该模拟器还具有高响应速度和低误差率的特点，能够快速响应外部环境的改变，保证模拟的实时性。
（三）环境适应性新型六自由度运动模拟器具有较好的环境适应性。
其结构设计灵活，可根据不同的应用场景进行定制化设计。
同时，该模拟器还具有较高的耐久性和稳定性，能够在各种复杂环境下长时间稳定运行。
三、新型六自由度运动模拟器的设计（一）硬件设计硬件设计是新型六自由度运动模拟器的关键部分。
设计过程中，需要选择合适的电机、传感器和控制模块等部件。
其中，电机是驱动运动模拟器进行各种运动的核心部件，传感器则用于实时监测运动状态，控制模块则负责协调各部件的工作。
此外，还需考虑硬件的布局和结构，以保证其稳定性和可靠性。
（二）软件设计软件设计是实现新型六自由度运动模拟器各项功能的关键。
在软件设计中，需要建立精确的动力学模型，以反映动态环境的真实状态。
此外，还需设计合理的控制算法和界面交互程序，以实现模拟器的精确控制和人机交互。
在编程过程中，应采用模块化设计思想，以提高代码的可读性和可维护性。
（三）系统集成与测试系统集成与测试是新型六自由度运动模拟器设计的最后一步。
在系统集成过程中，需要将硬件和软件各部分进行整合，确保其协同工作。
星模拟器文献综述
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。
用于天线稳定系统的三维运动模拟器设计
术之 一是 用 于接收 和发射 信号 的天线 的稳定 和跟 踪能力 。对于一 般 固定地 面站 天线 只需经过 精心 调整使波 束对准 卫星 即可 ， 而对 运动 中的船 舶 、 车 辆上 的卫 星天 线 ， 则需 要 克 服 来 自载体 姿 态 变化
及其 它外 界 因素 带 来 的扰 动 而 始 终 对 准 同步 卫
中 图分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２３ 文献标识码 ： Ａ
移动卫星通 信 系统可 用于各 种移 动着 的载体 （ 汽车 、 如 火车 、 舰船 、 飞机 等） 这 类 系统 的关 键技 ，
及 转 向 ， 主要 完 成 的功 能是 接 收计算 机 发 出 的 它
位 置命令 ， 沿着 方 位 、 横滚和俯 仰三 个相互 独立 的 轴 运动 ， 准确 地模 拟各种 运 动姿态 。 同时 ， 还可 以 测量 出工作平 台 的 位 置信 息 及 工作 状 态 ， 实 时 并
行数 据交 换 的处理 器模 块 。
为了检测 天线 抗 载 体干 扰 的能力 ， 验 它能 检 否始 终高精度 地对 准卫星 、 实现 连续通 信 ， 要设 需
计一个 载体运 动模 拟 器 ， 以把 卫 星天 线 放 在上 可 面测试其 稳定 性能 ， 验 其 稳 定 跟 踪 系统 能 否满 检 足要 求。文 中就是针 对用 于天线 稳定 系统 的三维
１ ３ 驱 动模 块 ．
通过 比较 直 流 电动 机 、 进 电 动机 和交 流 电 步 动机 的优 缺点 ， 考虑 系 统精 度要 求 ， 定采 用交 流 决
电机 作 为系统 的执 行 元 件 ， 选用 其 配 套 的变 频 并
器构 成一个 速 度环 。
包含微 处 理 芯 片 ＭＳ ４ ０ １ ９ 以及 电压 转 Ｐ ３Ｆ４ ， 换芯 片 、 电隔离 芯 片组 成 的可 以与 外 围 设备 进 光
小卫星星座批产研制模式设计与实践
Vol. 40, No. 6航 天 器 环 境 工 程第 40 卷第 6 期702SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING2023 年 12 月https:// E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544小卫星星座批产研制模式设计与实践阎梅芝1，张永强2*，赵志明1，魏建光1，韩 毅1，常新亚1，于兆吉1，果琳丽3，冯振伟1（1. 航天东方红卫星有限公司； 2. 北京跟踪与通信技术研究所； 3. 北京空间机电研究所：北京 100094）摘要：为适应低轨小卫星星座体系化应用需求，设计、实践出一套面向批产的小卫星研制模式。
某批产小卫星星座通过整星仅一次合板即最终状态，产品交付即落焊，裁剪、简化环境试验，投产管路模板实现卫星结构装配与管路焊装并行实施，发射场带翼运输，全无线测试等批产创新策略，构建了小卫星批产体系，实现了年出厂20颗以上500 kg级小卫星的能力，为建设高密度小卫星星座奠定了基础。
批产策略与方法均经实际验证，与传统小卫星研制相比，将批产星总装、集成与测试（AIT）周期由1年以上缩减为3个月以内，将发射场工作周期由35～50天缩减为20天，实现了快速研制、快速发射与快速在轨应用，有效促进了低轨小卫星星座高效规模化部署。
关键词：小卫星星座；批产；研制模式；总装、集成与测试；流程优化中图分类号：V474文献标志码：A文章编号：1673-1379(2023)06-0702-07 DOI: 10.12126/see.2023085Design and practice of small satellite constellationbatch production development modeYAN Meizhi1, ZHANG Yongqiang2*, ZHAO Zhiming1, WEI Jianguang1, HAN Yi1,CHANG Xinya1, YU Zhaoji1, GUO Linli3, FENG Zhenwei1(1. DFH Satellite Co. Ltd.; 2. Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology;3. Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity: Beijing 100094, China)Abstract: In order to meet the need of systematic application of low-Earth-orbit small satellite constellation, a development mode suitable for batch production of small satellites was designed and practiced. Many innovative strategies for batch production were applied, including on boarding for the final state, drop welding before product delivery, tailoring or simplifying environmental tests, implementing satellite structure assembly in parallel with pipeline welding through operation of pipeline templates, wing transport at launch site, and all-wireless test etc. Those measures have enabled the delivery of more than 20 small satellites of 500 kg per year by establishing a small satellite batch production system in China, which lays a good foundation for the construction of intense small satellite constellation thereafter. The strategy and methods for batch production have all been verified in practice. Compared with the traditional small satellite development, the assembly, integration, and test (AIT) cycle of satellite batch production had been reduced from more than one year to less than three months, and the launch site working cycle has been reduced from 35-50 days to 20 days. It has realized rapid development, rapid launch, and rapid in-orbit application to promote the development efficiency and large-scale deployment of low-Earth-orbit small satellite constellation.Keywords: small satellite constellation; batch production; development mode; assembly, integration and test (AIT); process optimization收稿日期：2023-05-31；修回日期：2023-12-07基金项目：国家自然科学基金项目（编号：11773004）引用格式：阎梅芝, 张永强, 赵志明, 等. 小卫星星座批产研制模式设计与实践[J]. 航天器环境工程, 2023, 40(6): 702-708YAN M Z, ZHANG Y Q, ZHAO Z M, et al. Design and practice of small satellite constellation batch production development mode[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2023, 40(6): 702-7080 引言近年来，美国太空探索技术公司（SpaceX）推出的星链（Starlink）计划掀起了低轨大规模星座的发展热潮[1]。
GNSS模拟器中频源D／A设计与实现
脚 提供 。无论 何种 情况 要求 ＲＥ Ｆ Ｃ Ｌ Ｋ信 号抖 动很
低， 尽 可 能提 高 Ｄ ＡＣ噪 声性 能 。差 分 时钟 的质 量 关 系整个 数模 转换 的性 能 ， 是 正 确采样 和 内插 的根
本。
２ ． ３ 其 它 相 关 设 计
关 键 词 ：ＡＤ ９ ７ ７ ９ Ａ； Ｆ Ｐ ＧＡ； 数 模 转 换
中图分 类号 ：Ｐ ２ ２ ８ ． ４
文 献标志 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ０ ０ ８ — ９ ２ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ０ ６ ６ － ０ ４ 块、 时钟 模块 、 Ａ／ Ｄ控制 模 块 和数 模转 换 模 块 。本
上变频 功能 的数模 转换 主要 有两 种实现 方式 ：
１ ） 数 字信 号在上 变频 的基础 上进 行数 模转换 ； ２ ） 数
模转换 后对 模拟 信号进 行上 变频 。ＡＤ ９ ７ ７ ９ Ａ 具有
带上 变频 功能 的数模 转换 ， 将数 字信号 转换模 拟信
号 同时进 行上变 频从 而使设 计 简单 、 容易实 现 。本
２ ． １ 差 分 时 钟 电 路 设 计
ＡＤ９ ７ ７ ９ Ａ 通 过 两 种 模 式 提 供 ＤＡＣ 采 样 时
钟： 第一 种是 采用 片 内 时钟 倍 频 器 ， 能 接 受 一个 较
低输 入频 率 工作 的参考 时钟 ； 第 二种模 式 是旁 路 时
钟倍 频 电 路 ， 让 ＤＡＣ Ｃ Ｌ Ｋ 直接通过 Ｒ Ｅ Ｆ Ｃ Ｌ Ｋ引
设计 通 过 Ｆ Ｐ ＧＡ接 收上 位机 数 据 产生 数 字基 带 导
航 信号 ， 然 后 Ａ／ Ｄ控 制模 块 使 ＡＤ ９ ７ ７ ９ Ａ 实 现 相
GNSS-5000A高动态GPS卫星信号模拟器用户手册(白色单模)
GNSS-5000A多通道GPS模拟器用户手册深圳市中冀联合通讯技术有限公司目录1GNSS-5000A模拟器简介 (1)1.1GNSS-5000A模拟器 (1)1.2GNSS-5000A模拟器外观 (1)2主要指标及测试图 (2)2.1主要特点 (2)2.2性能指标 (2)2.3定位测试结果图 (4)3模拟器操作过程 (4)3.1硬件设置 (4)3.2软件操作 (4)3.3运行场景 (9)3.4模拟器状态查看 (11)3.4.1Satellite Data (11)3.4.2星空图 (11)3.4.3NMEA数据 (12)3.4.4位置信息 (12)3.4.5模拟位置实时显示 (12)3.4.6界面总体图 (13)3.5模拟器功率设置 (13)4场景设置 (15)4.1场景的定义 (15)4.2星历和时间 (15)4.3轨迹模型 (16)4.4轨迹设置 (16)4.5场景实例 (17)4.5.1静态场景 (17)4.5.2动态场景 (18)1GNSS-5000A模拟器简介1.1GNSS-5000A模拟器GNSS-5000A是一款具备多种功能的简易型便携式GPS模拟器，是为方便用户的测试需求而设计的。
该型号模拟器提供了灵活的上位机软件界面方便用户设置各种测试场景（轨迹，此为扩展功能），一键自动保存上位机设置的场景（轨迹场景）、脱离上位机运行保存的测试场景（轨迹场景），极大方便用户在产线、野外等环境下的测试。
该模拟器在测试、评估及检验接收机定位精度等性能时可代替费用昂贵的模拟器进行现场实验，实时性好、性价比高，方便GPS领域的研发和生产测试等各个环节。
1.2GNSS-5000A模拟器外观2主要指标及测试图2.1主要特点与国内外现有GPS卫星信号模拟器相比，GNSS-5000A卫星信号模拟器具有以下几个特点：⏹实时信号输出开机即输出实时射频GPS信号；利用预存场景时，无需设置；⏹无限时信号连续输出星历可自动更新；无限时连续信号输出，支持接收机24/72小时/无限时连续信号测试；⏹用户场景参数设置方便用户运动状态可设：包括位置、速度、加速度；可使用用户定义场景文件；⏹卫星信号状况可视可调实时显示模拟多通道卫星信息及星空图；卫星信号功率可调；⏹操作方便控制界面一体化设计；2.2性能指标⏹信号规模GPS的L1频点，最多12通道⏹信号动态参数最大速度0～50000m/s最大加速度0～1000m/s2最大加加速度0～1000m/s3⏹信号精度伪距相位控制精度优于0.02m伪距变化率精度优于0.005m/s通道间一致性0.5ns⏹信号质量频率稳定度±1x10-8相位噪声-80dBc/Hz100Hz；-85dBc/Hz1kHz；-90dBc/Hz10kHz；-95dBc/Hz100kHz；谐波功率（MAX）-40dBc杂波功率（MAX）-50dBc⏹信号功率电平控制功率范围：-100dBm至-163dBm 功率精度：±1dB⏹参考频率/定制时钟输出10MHz时钟输入10MHz⏹电气和物理特性电源220V机箱优质钢板成型，喷涂高温烘漆保护，高强度铝合金面板重量10kg尺寸480mm（长）×367mm（宽）×110mm（高）2.3定位测试结果图附一组静态测试结果，仅供参考。
卫星实验用小型地球模拟器张角测试方法的研究
作者简介 ： 任亚军 （９ ３ 。 。 １８ 一） 女 辽宁凌源人 。 硕士研究生 。 要研究方 主 向： 智能化仪器仪表。
收 稿 日期 ：０８— ４—２ （２ ５ ２０ ０ ３８ １）
图 ５ 主 运 行 程序 流 程 图
文章编号 ：６ １ ０ １ ２０ ）６— ０ ８— ３ １７ —１４ （０ ８ ０ ０ ０ ０
ＤＵＡ Ｊｅ ＵＮ ｉｎ －ａ ｇ， ＨＡＮＧ ｏｙ ＹＡ Ｎ ｉ。Ｓ Ｘａ ｇｙｎ Ｚ Ｇｕ －ｕ。 ＮＧ ｈ ｎ －ｕ Ｃ ｅ ｇｙ （．Ｉｓ ｔｔ ｆ ｔ・ｌ ｔ ｎｃ ￣ ｉｅｒ ｇ Ｃ ａ ｇ １ ｎｔｕｅｏ ＯｐｏＥｅ ｒ ｉ ｒ ｎｅｌ ， ｈ ｎｄｍｎ ｉ ｃｏ ｓ＿ ｎ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎｅａｄＴ ｃｎ ｌ ｙＣ ａ ｇｈ ｎ１（ ２ Ｃ ｉａ ｎｖｒｔ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ 。ｈ ｎ ｃｕ ３ ｉ Ｓｅ ｇ ￣ 。ｈｎ ）
控制系统可根据 外部 信号 进行 全 自动控制 ， 生的二 氧 产 化氯 溶液连续 投加 到待处 理水 中， 有控制精 度高 、 具 成本低 、
所生产 的二氧化 氯纯度 高等 特点 ， 符合 国际 二氧化 氯行业 的
发 展 方 向 。口
参 考 文 献
［ ］陆崖典 ， 国军． 同方法的二 氧化 氯发生 器在水处理 中的 １ 章 不 比较［ ］ 中国农村水利水 电，０ ３，８ １ ） ４ ４ ． Ｊ． ２０ ２ （２ ：４— ５ ［ ］金时邬扬 善．德 国 Ｂ ｌ ｏ ２ ｅｏＺ ｎ纯二 氧 化氯 发生 器及 其应 用 ｌ ［］ Ｊ ．给 水排 水 ，９７，３ ８ ：０—６ ． １９ ２ （ ）６ １
卫 星 实验 用 小 型地 球 模 拟 器 张 角 测试 方 法 的研 究
段 洁 ，孙 向阳 ，张 国 玉 ， 成 禹 杨
高精度静态星模拟器光学系统设计
成像 质量的准 直光 学 系统。设计 的准直光学 系统有效通光 口径为 ８０ｍｍ，系统 焦距 为 ５００ｍｍ，光谱 范围为４８０￣９００ｎｍ，全
视 场 ９．２。内畸 变小于Ｏ．０２％，ＭＴＦ接 近衍射极 限。提 出用经纬仪对 系统进 行 实际检 测的方法 ，以及 理论 星间角距和 实际星
间 角 距 的 计 算 公 式 。
高精度静态 星模 拟器光 学 系统设计
刘欢 ，王春艳 ，庞 广宁 ，杨帆
（长春理工 大学 光 电工程学院 ，长春 １３００２２）
摘 要 ：为 了实现 对 高精度 星敏 感器 的地面测试 ，设 计 了一 种 高精 度的静 态星模 拟 器 ，要 求星模拟 器 星间 角距精 度优 于
２Ｏ 。采 用激光直 写技 术刻划 星点分划板 ，刻划精度优 于 ｌｇｍ。结合 系统的技 术指标 ，通过 ＺＥＭＡＸ软 件设计 了具有 良好
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｔａｒ ｓｅｎｓｏｒ， ａ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｔａｔｉｃ ｓｔａｒ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎ ｄ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｈａｔ ｔ ｈ ｅ ｓｔａ ｒ ａｎｇｕｌａｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｔａｒ ｓｉｍ ｕｌａｔｏｒ ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ２０ ． Ｔｈｅ ｓｔａｒ ｒｅｔｉｃｌｅ ｗａｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｌａｓｅｒ ｄｉｒｅｃｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ， ｔｈｅ ｓｃｏｒｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｌ［ａｍ． Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈ ｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ， ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｉｍａｇｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ＺＥＭ ＡＸ ｓｏｆｔｗ ａ ｒｅ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｏｌｌｉｍａ—— ｔｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｎｔｒａ ｎｃｅ ｐｕｐｉｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｓ ８０ｍｍ；ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｌｅｎｇｔｈ ｉｓ ５００ｍｍ ；ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇ ｔｈ ｒａ ｎｇｅ ｉｓ ４８０￣ ９００ｎｍ ａ ｎ ｄ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．０２％ ： Ｍ ＴＦ ｒｅａｃｈｅｓ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｆｉｅｌｄ．Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｍｅａ＿－ ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ； ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍ ｕｌａ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔａｒ ａｎｇｕｌａｒ ｄｉｓｔａｎ ｃｅ ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｔａｒ ａｎｇｕ ｌａｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａ ｒ ｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ； ｓｔａｒ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ； ｓｔａ ｒ ａｎｇ ｕ ｌａ ｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ
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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。
星模拟器根据主控计算机提供的星敏感器光轴在惯性坐标系下的指向，由星图模拟软件生成当前星敏感器视场内所能观测到的星图，通过接口及驱动电路在空间光调制器（spacial light modulator，slm）上产生模拟星点；光源通过匀光系统，均匀照明到空间光调制器上；经空间光调制器调制后的光线通过准直光学系统后形成平行光，可认为表示无穷远处的星点，完成在有限距离内模拟真实恒星观测效果的任务。
二.星模拟器的系统组成
星模拟器系统从结构上分，可由4个部分组成：1. 星模拟器主控计算机系统；2. 星图模拟显示系统；3. 照明光学系统；4. 准
直物镜系统。
由第三方软件或预设姿态信息提供的星敏感器光轴的空间指向，星模拟器主控计算机根据选定星表进行坐标变换，计算出当前星敏感器视场内的星图，通过接口驱动电路送到空间光调制器上再现模拟星点；光源通过匀光系统后，均匀照明到空间光调制器上，为模拟星点提供能量；空间光调制器置于准直光学系统的前焦面上，模拟星点通过准直光学系统后，在被测星敏感器光学系统入瞳处产生无穷远平行光，即实现多星星光模拟。
在这里，空间光调制器采用的是数字微镜阵列（digital micromirror device，dmd）。
dmd芯片是dlp技术的核心器件，它由由数十万、甚至上百万个正方形微反射镜组成。
dlp技术是一种全数字化的反射式投影技术，与常用的液晶光阀投影技术相比，具有图像信噪比高，画面质量稳定，定位精确等优点。
从光学的角度来说，由于采用非偏振光照明，因而简化了光学系统结构，提高了光能利用率。
选择白光led作为光源。
led是一种竞争力强的新型光源，与传统光源相比，具有很多优点，如发光效率高、能耗小、寿命长、可靠耐用等。
采用白光led作为光源，能有效的减小星模拟器的体积和重量，达到仪器小型化的设计需求。
三.小型动态星模拟器主要技术指标
根据用户星敏感器的技术要求，确定本方案实现的小型动态星
模拟器技术指标如下：1. 星图视场：10.5°×7.5°2. 出瞳口径：φ35 mm3. 出瞳距：>120 mm4. 图像分辨率：1 024×7685. 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 nm9. 中心设计波长：550 nm10. 照明不均匀度：<10%11. 工作电压：220 v12. 最大外形尺寸：φ200 mm×500 mm13. 重量：≤3 kg14. 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
四.小结
本文从星敏感器入手，通过对星敏感器工作原理的分析，研究了星模拟器的工作原理，并结合其工作原理，把星模拟器分成 4 个组成部分，画出系统结构图。
最后，根据用户星敏感器的技术指标，确定小型动态星模拟器的主要技术指标。
参考文献：
[1]郭玉蛟. 星模拟器概述[j]. 控制工程，1986（5）：42-49.
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[3]王婷婷，孙志伟.对媒介融合下新闻实务类课程整合的研究[j].新闻界，2011（8）。