本發(fā)明涉及一種用于衛(wèi)星光學(xué)載荷測試的懸浮面光源，特別適用于衛(wèi)星整星地面測試階段，載荷入光口垂直向上的被測設(shè)備的成像載荷測試，屬于衛(wèi)星測試設(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，見圖2。整星測試時(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，見圖4，該裝置的弊端在于整星測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，類似龍門吊或者懸臂梁，不便于測試應(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，使用起來都不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

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)無人飛行器、無人飛行器控制臺(tái)和懸停監(jiān)測裝置，n≥1，面光源供電電源、面光源、n個(gè)無人飛行器和懸停監(jiān)測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)載荷測試；

n個(gè)無人飛行器，接收無人飛行器控制臺(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)；

無人飛行器控制臺(tái)，為無線遙控設(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)測開關(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)送至無人飛行器，根據(jù)懸停監(jiān)測開關(guān)指令向懸停監(jiān)測裝置發(fā)送監(jiān)測使能信號(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)無人飛行器；同時(shí)，監(jiān)測各無人飛行器電量、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)測裝置，接收無人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的監(jiān)測使能信號(hào)，當(dāng)監(jiān)測使能信號(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，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)指令至無人飛行器控制臺(tái)，當(dāng)監(jiān)測使能信號(hào)“無效”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)。

所述無人飛行器為旋翼無人機(jī)。

所述支架為框架結(jié)構(gòu)。

所述特定光譜為可見光、近紅外光或者紫外光。

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

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

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

控制模塊，接收無人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的監(jiān)測使能信號(hào)，當(dāng)監(jiān)測使能信號(hào)“無效”時(shí)，不工作，當(dāng)監(jiān)測使能信號(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：

當(dāng)面光源支架各測試點(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預(yù)設(shè)門限時(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)安裝簡易、面光源通用性強(qiáng)、供電方式對(duì)整星無安全危害，具有較強(qiáng)的可操作性和推廣價(jià)值。

(3)、本發(fā)明所采用的無人飛行器可以是但不限于旋翼無人機(jī)，旋翼無人機(jī)性能優(yōu)異，改裝簡單，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)性增減無人飛行器數(shù)量用來提高或降低支架承載能力。

(4)、本發(fā)明采用懸停監(jiān)測裝置對(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，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。

附圖說明

圖1為整星測試是載荷入光口與地面平行示意圖；

圖2為整星測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)無人飛行器1、無人飛行器控制臺(tái)5、懸停監(jiān)測裝置6和減震隔墊7，面光源供電電源、面光源3、減震隔墊、無人飛行器1和懸停監(jiān)測裝置都固定在支架2上，其中，面光源3嵌入面光源支架2中央，無人飛行器1均勻分布在支架2上方，與支架2固定連接，無人飛行器控制臺(tái)5為無線遙控設(shè)備，與支架分離，通過無線方式與8個(gè)無人飛行器和懸停監(jiān)測裝置進(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)載荷測試，所述特定光譜為可見光、近紅外光或者紫外光?？梢愿鶕?jù)測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)無人飛行器

接收無人飛行器控制臺(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)。

所述無人飛行器可以采用旋翼無人機(jī)，旋翼無人機(jī)性能優(yōu)異，改裝簡單，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)性增減無人飛行器數(shù)量用來提高或降低支架承載能力。

(4)、無人飛行器控制臺(tái)

無人飛行器控制臺(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)測開關(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)送至無人飛行器1，根據(jù)懸停監(jiān)測開關(guān)指令向懸停監(jiān)測裝置發(fā)送監(jiān)測使能信號(hào)，根據(jù)緊急關(guān)機(jī)指令制動(dòng)無人飛行器1；監(jiān)測各無人飛行器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)測裝置

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

m個(gè)測距模塊，安裝在面光源支架的邊緣不同測試點(diǎn)，實(shí)時(shí)測量測試點(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；

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

控制模塊，接收無人飛行器控制臺(tái)發(fā)送的監(jiān)測使能信號(hào)，當(dāng)監(jiān)測使能信號(hào)“無效”時(shí)，不工作，當(dāng)監(jiān)測使能信號(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：

當(dāng)面光源支架各測試點(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預(yù)設(shè)門限時(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)載荷測試過程中，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開啟，用無人飛行器控制臺(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)；無人機(jī)飛行器控制臺(tái)5監(jiān)測無人飛行器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?；驊彝７€(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)，利用無人飛行器控制臺(tái)5控制無人飛行器1將面光源支架移動(dòng)至地面，完成面光源3檢修、電源更換或無人飛行器1檢修、電源更換，完成后，重復(fù)步驟2。

(5)、測試完成后，利用無人飛行器控制臺(tái)5控制無人飛行器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)明說明書中未作詳細(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)。