ИМИТАТОР ЗВЕЗДНОГО НЕБА

Техническое решение относится к моделям звездных систем и может быть использовано при проверке работоспособности, отладке и калибровке телевизионных камер, предназначенных для астроориентации летательного аппарата в лабораторных условиях.
Известен имитатор звездного неба, описанный в статье «Имитаторы звездного неба для наземной отработки датчиков звездной ориентации», авторы: Г.А. Аванесов, С.В. Воронков, Б.С. Дунаев, В.А. Красиков, В.А. Шамис, А.А. Форш [сборник трудов «Механика, управление и информатика», ИКИ РАН, Москва, 2009 г.]. Это конструкция содержит коллиматорный объектив, металлическую пластину с пятью отверстиями в форме креста, светодиоды, располагающиеся за каждым отверстием. При подаче питания загораются светодиоды, и в поле зрения прибора проецируется пять точечных объектов. При этом положение имитатора относительно поля зрения прибора точно известно и не меняется во времени. При помощи данного имитатора проверяется правильность работы оптико-электронного тракта прибора в режиме регистрации точечных объектов.
Недостатком известного устройства является наличие дифракции на отверстиях пластины, через которые проходит излучение светодиода, что снижает точность имитации звезд.
Технический результат заключается в повышении точности имитации звезд путем уменьшения влияния дифракции.
Это достигается тем, что имитатор звездного неба, содержащий источник света, коллиматорный объектив, связанный с датчиком астроориентации и пластину, установленную в фокальной плоскости коллиматорного объектива, отличается тем, что в отверстия пластины вставлены оптические волокна, образуя вместе с пластиной оптоволоконный излучатель, причем количество оптических волокон определяется числом имитируемых звезд в изображении, при этом выход источника света соединен с жилами оптоволокна, а вход - с блоком регулировки яркости.
Для достижения указанного результата в имитаторе звездного неба между источником света и оптоволоконным излучателем вводятся оптические волокна. Благодаря такой конструкции влияние дифракции значительно уменьшается, и пятно рассеяния, полученное с помощью имитатора звездного неба, близко к размерам пятна рассеяния, полученного от реальной звезды.
Звезда для датчика астроориентации является объектом. Ее изображению на матрице датчика соответствует функция рассеяния объектива камеры датчика астроориентации. Проекция излучения реальной звезды приближенно имеет вид δ-функции и обладает малой шириной по сравнению с диаметром кружка рассеяния объектива. Световой сигнал, идущий от оптоволоконного излучателя, может быть произвольной формы, но он должен быть меньше кружка рассеяния объектива, только в этом случае он не будет влиять на точность имитации светового сигнала звезды. В этом случае проекция оптоволоконного излучателя и проекция реальной звезды окажутся подобными.
Суть предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1. представлена конструкция заявляемого имитатора звездного неба; на фиг. 2 - сечение по А-А.
Пример конкретного выполнения
Имитатор звездного неба содержит источник 1 света, выполненный на светодиоде, коллиматорный объектив 2, связанный с датчиком астроориентации (на фиг. не показано), оптоволоконный излучатель 3, образованный из пластины 4 с отверстиями, в которые вставлены жилы оптоволокна 5. Передняя стенка пластины 4 установлена в фокальной плоскости коллиматорного объектива 2. Источник 1 света соединен оптоволокном 5 через оптоволоконный разъем 6 с пластиной 4. Торцы оптоволоконных жил входят в отверстия пластины. Пластина 4 с торцами оптоволоконных жил конструктивно соединена с помощью втулки с коллиматорным объективом 2. Количество задействованных отверстий в пластине может быть столько, сколько потребуется для получения желаемого изображения. Концы оптоволокна вставляются в просверленные отверстия пластины с тыльной стороны, а длина проводов оптоволокна ограничена передней стенкой пластины. Источник 1 света соединен с блоком 7 регулировки яркости, который позволяет имитировать звезды разной звездной величины. На фиг. 2 указано сечение одного из вариантов исполнения пластины, которая может иметь различное количество отверстий, в свою очередь, конструкция пластины исполнена таким образом, что позволяет использовать как все отверстия, так и то количество, которое необходимо для получения конкретного изображения.
Особенностью предлагаемого имитатора звездного неба является использование оптоволокна, торцы которого входят в пластину с отверстиями. Сердцевина оптоволокна имеет диаметр 9 мкм, диаметр кружка рассеяния объектива камеры датчика астроориентации составляет 30 мкм. Таким образом, полученные на матрице изображения имитируемых звезд будут соответствовать размерам и формам изображений реальных звезд, что является важным при построении контрольно-проверочной аппаратуры, осуществляющей проверку правильности функционирования алгоритмов обработки изображений в датчике звездной ориентации.
Работает имитатор звездного неба следующим образом.
При подаче питания загорается источник 1 света, и световой сигнал проходит по жилам оптоволокна 5 к пластине 4 с отверстиями. Торцы жил оптоволокна, ограниченные передней стенкой пластины 4, образуют оптоволоконный излучатель. Свет, излучаемый с торцов жил оптоволокна, формирует в фокальной плоскости коллиматорного объектива 2 изображение точечных объектов. Коллиматорный объектив 2 формирует для объектива датчика астроориентации изображение бесконечно удаленных «звезд». Блок 7 регулировки яркости позволяет имитировать звезды разной звездной величины.
Проведенные испытания устройства показали высокую надежность работы и достижение заявленного результата.