JJF 2127-2024 星敏感器校准规范.docx

WF中华人民共和国国家计量技术规范JJF21272024星敏感器校准规范Ca1.ibrationSpecificationforStarSensors2024-06T4发布2024-12-1秧施国家市场监督管理总局发布JJF21272024星敏感器校准规范Ca1.ibrationSpecificationforStarSensors归口单位：全国卫星导航应用专用计量测试技术委员会主要起草单位：北京航天计量测试技术研究所参加起草单位I北京控制工程研究所中国科学院西安光学精密机械研究所本规范委托全国卫星导航应用专用计测试技术委员会负责解狎本规范主要起草人：张功（北京航天计量测试技术研究所）赵天承（北京航天计量测试技术研究所）何绪龙（北京航天计量测试技术研究所）参加起草人：王立（北京控制工程研究所）李玉明（北京控制工程研究所）薛勋（中国科学院西安光学精密机械研究所）赵建科（中国科学院西安光学精密机械研究所）目录引言(II)I范围(I)2引用文件(1)3术语和计量单位(1)4概述(2)5计量特性(2)5.1 焦距(2)5.2 光学视场角(3)5.3 工作光谱范围(3)5.4 光学系统透过率(3)5.5 阳光抑制角(3)5.6 地气光抑制角(3)5.7 恒星探测是敏度(3)5.8 单星测角误差(3)5.9 跟踪角速度(3)5.10 初始捕获时间(3)6校准条件(3)6.1 环境条件(3)6.2 测量标准及其他设备(3)7校准项目和校准方法(5)7.1 校准项目(5)7.2 校准方法(5)8校准结果的表达(12)9第校时间间隔(12)附录A校准原始记录内页格式(13)附录B校准证书内页格式(18)附录C星敏感胧校准测量不确定度评定示例(19)附录D多项式拟合原理(39)附录E星敏感器成像模型(40)引言本规范以JJF1071国家计量校准规范编写规则、JJF1.1.W通用计埴术语及定义、JJF1059.120124测域不确定度评定与表示为鞋础性系列规范:进行制定。本规范为首次发布。星敏感器校准规范1范B1.本规范适用丁北星导航用星敏感器的校准,其他航天器所使用的星敏感器可参照执行。2引用文件本规范引用了F列文件:GB/T30111星敏感器通用规范ECSS-E-ST-60-2OC航天工程星敏感器术情及性能规范（SpaceengineeringStarssensorstermino1.ogyandPerfbrmanCespecification）BSEN16603-60-20:2014航天工程星敏感器术语及性能规范（SpaceengineeringStarsensortermino1.ogyandperformancespecification）凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用了本规范.3术语和计单位GB,T30111界定的及以下术语和定义适用于本规范。1.1 阳光入射角sun1.ightincidentang1.e以星敏感罂遮光罩前端而中心点为起点，指向太阳的矢量和与星敏感器光轴平行的矢量的夹角。计量堆位：0。1.2 地气光入射角earth-atmosphere1.ightincidentang1.e以星敏感器遮光罩前端面中心点为起点，指向距离地球100kin高处的矢量（该矢量为距离地球100km高处的切线）和与星敏感器光轴平行的矢量的夹角。计量单位：（）。1.3 阳光抑制角sun1.ightexc1.usionang1.e星敏感器提取星数及识别星数均不少于4颗星，且满足姿态有效率不小于95%时或姿态测量精度时的阳光入射角最小值。满足姿态有效率不小于95%时（的阳光抑制角）称为保功能阳光抑制角，满足姿态测量精度时（的阳光抑制角）称为保精度阳光抑制角.计量单位：（°）.1.4 地气光抑制角earth-atmosphere1.ightexc1.usionang1.e星敏感器提取星数及识别星数均不少于4颗星，且满足姿态有效率不小于95$时或姿态测量精度时的地气光入射角最小值。注：满足姿态有效率不小时（的地气光入射角）称为保功能地气光抑制角，满足姿态测量精度时（的地气光入射向麻为保精度地气光抑制角。计量单位：0。1.5 太阳常数so1.arconsent地球大气层以外，太阳在距其一个天文单位处并垂直于太阳光线方向的平面上的总辐照度。1.6 恒星探测灵敏度detectionsensitivityofstarmagnitude在特定基准星定义的0等仪器星等参考下，星敏感器能够稳定提取的恒星仪器星等最大值。1.7 单星测角误差sing1.estarang1.emeasuremen1.error同颗恒星在星敏感罂视场不同位置的测角误差。1.8 跟踪角速度trackingangu1.arrate提取星数及识别星数均不少4颗星且姿态有效率不小95%的情况所对应的角速度。4 «£星敏感器是目前航天器上姿态测域精度最高的敏感器，在航天器自主天文导航中发挥着不可替代的作用,星敏感器主要应用F地球轨道T!星、深空探测器等航天器的高精度姿态确定.星极感器结构主要包括遮光罩、光学头部以及电信号处理单元等，其中光学头部通常由光学系统、探测器以及光电转换部件组成。电信号处理单元通常由处理器、存储器等组成，如图1所示。图1星敏手器组示意图其工作原理为：当星敏感器对准天空，视场内所有恒星经遮光罩及光学系统成像到探测器，同时完成星像的光一电荷转换将转换后的电荷图像放大处理为模拟信号并通过A/D转换为数字信号与星图像敏感芯片的像元相对应地储存在星图存储器中。扫描星图的所有像元搜索出恒星并计兑恒星的能量及像平面坐标的位理“将搜索到的恒星与存储港中导航星表里的恒星进行信息匹配，一旦匹配成功，便可利用姿态解算算法得到星故感器光轴在惯性空间中的指向，从而进一步得到航天器的姿态信息。55.1焦距光学系统焦距为1011m-250mmo5.1 光学视场角视场角为3°28°。5.2 工作光谱范围工作光谱范围为470nm-900nm。5.3 光学系统透过率在工作光谱范用内，光学系统透过率不小于7515.4 阳光抑制角阳光抑制角为26°45°.5.5 地气光抑制角地气光抑制角为20°36°。5.6 恒星探测灵敏度探测恒星的仪器星等值，范围为010,无量纲。5.7 单星测角误差测角误差不大于10”。5.8 跟踪角速度跟踪角速度范围为0°/s25%.5.9 初始捕获时间在无杂光条件下，初始捕获时间为0s20s0注：以k所栩酶不叫哈格恸1别，仅。移考。6加我6.1 环境条件6.1.1 实验室环境要求a）温度：20,C+5C:b）相对湿度:40%60%;O压强：1倍标准大气压；<1）洁净度：优于100oOo级：e）应有隔振地基及良好的接地、防睁电措施；f）其他条件：无影响校准工作的气流、电磁等干扰源。6. 1.2外场天文观测环境要求大气视宁度：不小于8级。6.2测量标准及其他设备校准用主要设备及技术指标见表1。«1校雇用主要设备及推荐技术指标序号名称主婪技术指标14轴梗置速率转台将角范围:大山被校星敏感累视场范困。角速率范困：±0.001*s'±200"s.用位双定位误差：优于±1".角位置定位成复性:优于0.5”用速率精度：w1.o/s时.2.5×10-s(3o);rs<r10sB.1X1O-*(3o);w>10o/s时.1.×10-*(3o).用速率平稳性：w1.,/s时.2.5×10-5(3o);rs<w10sf1.i,1X1O,(30)；w>IO'/s时，1.×10-(3o)«负我ISfih不小于30kg.负我尺寸：不小于24011n×2IOrun×240mn2平行光管出口光束平行度：不大于3”.11径：大于被校星取出器口径.M:Hii是被测星敏博涔焦距的2-5倍.波像弟I632.8nm波长下全视场优于A/203显微测量系统长度测Ia误差；不大于05um.长度测眼分辨力：不大于0.1Uru放人倍率：×5,XI。、X20、XSO分挡可调4玻罗板淡对间花：1.000nn.2.000nn.1.000tun、10.0u20.OOO11n5单星模拟塞光谱范困：(300-1100)nm.星等误差：士1.%(4等星皤星，间隔0.5等可谓).星光平行度：不大于3”6光谱辐射计光诺范围；(350-1100)rm.光谱分辨力，不大于5nm.波长误差：±0.5nm7星点板小孔直径，0.2rrm8单色仪光浴池国：(350-2500)nn.光谱分辨力：不大于02nn.波长城女性r不大于0.1nm9光源光谱范围：(350-1100)nm.摘射照度、辐射光度及辎射功率桧定性均优于1.%(1.h内)10积分球内壁涂层反射率r不小于95%«1校席用主要设备及推尊技术报标（续）序号名称主要技术指标11光谱功率计光谱范围：（2001100）nm.测量分辨力：0,1r>W12太阳模拟器可提供1.0倍太阳雷数出射光幅射照度.通光孔径：大于星敬七遮光*口径13光电自准H仪示值误差:±0.,(0'±100)-;±0.25"(0±1000)”14动态恒星模拟器有效视场：大于被测星般懑器视场.单星位置谡差：不大于40”.光谱范围：包络被测星敏感器工作光谱范用.中心设诏波长：与被测星敬感器中心波长吻合.可调星等范用：覆盖被测星敏感据色星探测灵敏度注；校准时可选用去1所用的测业标准，也可选用符合要求的其他测队标准。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表2,«2校戊事目-Jt我序号校准项目校准方法I焦距7.2.22光学视场m7.2.33工作光谐范国7.2.44光学系统透过率7.2.55阳光抑制角7.2.66地气光抑制角7.2.77恒星探测灵敏度7.2.88单星测角识差7.2.99跟踪角速度7.2.1010初始捕获时间7.2.117.2校准方法7. 2.1校准前准备校准前应对星敏感器外观及各部分功能进行检查,步骤如下：a）目视检查星敏感器壳体，应完整无损伤：表面涂覆层应无划伤、锈蚀、脱落:标识应完整、清晰、准确.b）试胶和观测检杳数据采集软件，应满足测量要求，数据通讯功能稔定、可靠，O使用2-3倍放大镜检查电连接器，插针应无弯曲，插孔应无堵塞.机械连接件、紧固件可就连接，无松动现象，d）采用410倍放大钺检查光学镜头,应无明显麻点、擦痕、气泡、毒斑及其他附着物，光学膜层应牢固、均匀，视场内不得有脱膜或脱胶现望.e）将检查结果填写至附录A表A.1中.7. 2.2焦距校准搭建如图2校准系统，校准步骤如下：图2悠知校准示意图a）在平行光管出光口放置被