[发明专利]方位角自动调整的太阳光照模拟装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳光照模拟技术领域，具体涉及方位角自动调整的太阳光照模拟装置和方法。

背景技术

航天器上的太阳跟踪装置，如对日定向的太阳电池帆板、太阳望远镜等仪器精密对日的太阳跟踪设备等，都是高投入、高风险的航天产品。为有效控制研制风险，保证航天产品可靠性，需通过大量的太阳光照仿真试验来验证其设计方案。为了贴近太空飞行的实际环境，要求试验中模拟太阳光的辐照度、发散角等指标满足要求，同时模拟太阳光的方位角或高度角严格按照在轨飞行时的情况变化。

如图1所示，航天器上的太阳光方位角示意图，图中OS是单位太阳矢量，OD是单位太阳矢量OS在待测试装置安装基准面上的投影。太阳光方位角γ为OD与安装基准面X轴正方向或待测试装置X轴正方向的夹角。

为检测航天器上太阳跟踪装置单自由度的太阳跟踪性能，大多数采用“单自由度转台”的方案。在这种“单自由度转台”的方案中，太阳模拟器位置固定，太阳跟踪设备以给定的速率随单自由度转台运动。考虑到地面太阳光照仿真试验时间长，可能长达几百个小时，与太阳跟踪装置安装于地面的静止方案相比，这种运动太阳跟踪装置的方案增加了航天产品碰撞、跌落、损坏电气连接线等危险发生的可能性。同时，这种方法建立的模拟太阳光照环境不直观，不便于测试人员工作，测试人员需随转台旋转来观察、掌握太阳跟踪设备的太阳指向情况，或要跟着转台在运动中测试太阳跟踪装置的特定信号。另外，为了避免太阳跟踪装置外部电源线、信号线等电气连接线变形，例如拉长、缠绕等，还需改变太阳跟踪装置方案设计，在长时间地面试验中，选用较长的或加强的电源线、信号线等，造成太阳跟踪装置的地面试验件与在轨工作件状态不一致。

申请号201020564644.0，实用新型名称为“智能型人造太阳实验系统”专利文件公开了在两个方向上移动氙灯，从而改变模拟太阳光的俯仰角和方位角。其中，系统的光源是氙灯，而不是太阳模拟器。如果光源仅仅是氙灯，难以满足航天器上太阳跟踪装置的试验要求。

发明内容

为了解决现有技术无法提供辐照度、模拟太阳光的发散角、不均匀度等各项指标良好的模拟太阳光，本发明提供了方位角自动调整的太阳光照模拟装置和方法，可用于航天器上、地面上各种太阳跟踪装置的太阳光照仿真试验。

方位角自动调整的太阳光照模拟装置包括小型太阳模拟器，该装置还包括导轨、位移传动装置、反射镜、运动平台、旋转传动装置、高度调整机构、人机交互单元和电控单元；反射镜与高度调整机构相连；反射镜与旋转传动装置相连，旋转传动装置安装在运动平台上；位移传动装置安装在运动平台；运动平台安装在导轨上；

小型太阳模拟器提供模拟太阳光；

人机交互单元和电控单元用于完成对太阳光照模拟装置的自动控制。

方位角自动调整的太阳光照模拟方法包括以下步骤：

步骤一：旋转或调整小型太阳模拟器的高度，使小型太阳模拟器主光轴AB对准反射镜的中心；

步骤二：初始化电控单元；

步骤三：将小型太阳模拟器主光轴AB到待测太阳跟踪装置的垂直距离h，与方位角变化相关的设置数据D_p，包括方位角初始值、方位角变化模式、方位角变化速度参数，通过人机交互单元发送到电控单元；

步骤四：人机交互单元发送光照试验开始指令到电控单元；

步骤五：电控单元根据方位角变化设置数据D_p，计算当前时间t的参考太阳方位角γd(t)

γ_d(t)=g(t,D_p)

其中函数g( )为计算期望入射模拟太阳光方位角的函数；

计算时刻t的反射镜绕轴线方向CD的倾角参考β_d(t)

βd(t)=γd(t)2+3π4;]]>