检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王扬华北水利水电大学

学位级别：硕士

星敏感器是根据恒星图像解算自身姿态信息的一种高精度敏感器,被广泛应用在航天领域。通常,采用星模拟器模拟特定方位的星空背景图像,对星敏感器进行地面标定。动态星模拟器可以根据指令调用星库生成任意区域的星空背景图像,因此动态星... 详细信息

星敏感器是根据恒星图像解算自身姿态信息的一种高精度敏感器,被广泛应用在航天领域。通常,采用星模拟器模拟特定方位的星空背景图像,对星敏感器进行地面标定。动态星模拟器可以根据指令调用星库生成任意区域的星空背景图像,因此动态星模拟器的应用场景更加广泛。本文基于DMD器件完成了一款动态星模拟器的照明光学系统和成像光学系统的设计及分析,并搭建样机,搭建测试平台验证了样机的功能和性能。具体完成的研究内容如下: (1)根据恒星星表的生成理论以及动态星模拟器的工作原理,确定了本次设计的动态星模拟器采用DMD芯片(Digital Micro-mirror Device,数字微镜器件)作为显示器件。基于DMD芯片的性能指标,确定了动态模拟器的基本结构和性能指标。 (2)对比分析了不同照明方式的工作原理,依据实际情况确定了照明光学系统的照明方式。计算了照明光学系统的初始参数,根据初始参数进行初始光路结构的计算和验证,并对初始结构进行分析,结果表明照明系统在出瞳面上的照度均匀度优于90%。 (3)介绍并分析了投影光学系统及其指标要求,并据此开展了投影光学系统设计。投影光学系统的成像效果分析表明:该光学系统MTF(66lp/mm)>0.6,不同视场中点列图的最大几何半径为2.84μm,最大视场的RMS半径为1.057μm,全视场畸变小于0.03%,成像质量满足设计需求。对投影光学系统进行热分析,在-10～40℃分析时,在66lp/mm处1.0视场光学系统调制传递函数高于0.6。 (4)针对照明光学系统和投影光学系统展开了公差分配和消杂光设计,设计了光机结构,搭建了动态星模拟器系统。 (5)采用星敏感器对动态星模拟器的功能进行了验证,并搭建测试系统对投射星图单星张角和星间角距误差进行了测试。结果表明,单星张角小于30″,星间角距误差小于27″。

关键词：动态星模拟器照明光学系统投影光学系统

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基于TIR透镜的动态星模拟器照明光学系统设计

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照明工程学报 2023年第1期34卷 22-28页

作者：兰冬超魏巍华北水利水电大学机械学院河南郑州450000

动态星模拟器对DMD芯片有效工作区域内的光斑均匀度有着极高的要求,对LED发出的光线进行准直有利于提高DMD处均匀度。为了提高光线的准直度且简化动态星模拟器照明光学系统结构,采用自由曲面的TIR准直透镜作为照明光线准直器件。首先根... 详细信息

动态星模拟器对DMD芯片有效工作区域内的光斑均匀度有着极高的要求,对LED发出的光线进行准直有利于提高DMD处均匀度。为了提高光线的准直度且简化动态星模拟器照明光学系统结构,采用自由曲面的TIR准直透镜作为照明光线准直器件。首先根据空间全反射定律、折射定律及三角函数关系解算出全反射曲面母线和折射曲面母线上各点的递推关系,并根据DMD芯片参数和LED发光面尺寸确定合理的初始值及边界值,采用迭代法计算出曲线上各点的坐标,从而拟合出全反射曲面母线及折射曲面母线。利用三维建模软件CATIA建模,得到TIR透镜的三维模型,采用理想光源及拓展光源在光学软件Lighttools中对TIR透镜的准直效果进行模拟仿真。结果表明,LED发出的光线经TIR透镜准直后发散角在±5°之内。基于设计的TIR透镜建立照明光学系统进行模拟仿真,结果显示DMD芯片有效工作区域内的光斑均匀度为98.6%,并基于此照明系统,分别对DMD芯片在On状态下和Off状态下进行光线追迹模拟,验证了其可行性。

关键词：动态星模拟器照明光学系统 TIR透镜曲面母线

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长出瞳距动态星模拟器投影光学系统设计

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长春理工大学学报（自然科学版） 2021年第6期44卷 13-18页

作者：张奇徐熙平潘越胡莫同长春理工大学光电工程学院长春130022

星模拟器可仿真生成星场图像,是星敏感器的重要地面标定设备。为满足半实物仿真测试需求,星模拟器需要安装于五轴运动转台上,为保其出瞳与待检设备入瞳衔接,利用ZEMAX软件设计并优化了具有超长出瞳距的投影镜头,其设计结果为:出瞳距1250... 详细信息

星模拟器可仿真生成星场图像,是星敏感器的重要地面标定设备。为满足半实物仿真测试需求,星模拟器需要安装于五轴运动转台上,为保其出瞳与待检设备入瞳衔接,利用ZEMAX软件设计并优化了具有超长出瞳距的投影镜头,其设计结果为:出瞳距1250 mm,焦距300.85 mm。投影系统的序列光线追迹结果表明:畸变小于1%,各视场53 lp/mm处的MTF值优于0.4903,接近衍射极限曲线。最后对星模拟器的星间角距误差进行计算和实验验证,计算结果表明,长出瞳距动态星模拟器的理论误差精度为8″;利用徕卡经纬仪6100A对星模拟器进行实际测试,结果表明星间角距误差优于13″,满足动态星模拟器的技术指标要求。

关键词：星敏感器动态星模拟器投影系统像质评价星间角距

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高分辨率动态星模拟器星间角位置误差的检测方法及系统

高分辨率动态星模拟器星间角位置误差的检测方法及系统

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作者：吴刚祥马韬 215104 江苏省苏州市相城区济学路8号

本发明实施例公开了一种高分辨率动态星模拟器星间角位置误差的检测方法、装置及系统。星点显示器件根据星图生成处理器基于星表数据库和位置信息生成的星图数据显示星点图像，通过星模拟器光学镜头将显示星点发出的光线汇聚后形成平行... 详细信息

标准号: CN111024127B

本发明实施例公开了一种高分辨率动态星模拟器星间角位置误差的检测方法、装置及系统。星点显示器件根据星图生成处理器基于星表数据库和位置信息生成的星图数据显示星点图像，通过星模拟器光学镜头将显示星点发出的光线汇聚后形成平行光，并投射至位于星模拟器光学镜头后端的高精度经纬仪目镜中成像；星点图像采集装置实时采集高精度经纬仪显示的十字叉丝和待测星点图像，并发送至星间角位置误差检测处理器，以使其对接收到的图像进行处理并计算十字叉丝和待测星点图像的中心点位置在同一方向上的位置差值，最后根据各位置差值为0时对应的高精度经纬仪度盘显示数值计算星间角位置误差值。本申请有效地提高了星间角位置误差的测试精度和检测效率。

关键词：角位置误差星点图像经纬仪光学镜头十字叉丝星模拟器处理器星点检测动态星模拟器中心点位置装置及系统采集装置高分辨率光线汇聚实时采集数据显示数值计算同一方向显示器件平行光有效地度盘目镜投射成像数据库发送图像测试申请

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一种具有消热差的动态星模拟器投影光学系统

一种具有消热差的动态星模拟器投影光学系统

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作者：魏巍秦高林段俊法程方孙永生杨芸箔李瑶 450000 河南省郑州市金水区北环路36号

本发明公开了一种具有消热差的动态星模拟器投影光学系统，包括光阑、镜筒和星点显示器件，所述光阑与星敏感器入瞳匹配，所述星点显示器件安装在镜筒的尾端，在镜筒内自前端至尾端依次同轴设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜... 详细信息

标准号: CN111796400B

本发明公开了一种具有消热差的动态星模拟器投影光学系统，包括光阑、镜筒和星点显示器件，所述光阑与星敏感器入瞳匹配，所述星点显示器件安装在镜筒的尾端，在镜筒内自前端至尾端依次同轴设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜；第一透镜为双凸透镜，第二透镜为双凸透镜，第三透镜为双凹透镜，第四透镜为凸面朝向光阑方向的弯月透镜，第五透镜为凹面朝向光阑方向的弯月透镜，本发明所模拟星点的星间角距误差精度高，优于2″，且在实际使用下，能够在不同温度下保持光学系统像质稳定，从而满足高精度星敏感器在不同温度下的地面测试和标定需求。

关键词：透镜光阑镜筒星点双凸透镜弯月透镜显示器件尾端高精度星敏感器动态星模拟器投影光学系统地面测试光学系统双凹透镜星敏感器消热差标定凹面角距入瞳同轴凸面像质匹配

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大视场高动态星模拟器光学系统的设计与研究

大视场高动态星模拟器光学系统的设计与研究

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作者：代雨中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)

学位级别：硕士

航天飞行器姿态的精确测量和控制是保证航天任务顺利进行的重要环节。航天飞行器的姿态信息由姿态敏感器来获得,星敏感器是当前姿态测量精度最高并且没有时间漂移误差的敏感器,广泛应用于各项航天工程中。星敏感器在投入使用之前需要进... 详细信息

航天飞行器姿态的精确测量和控制是保证航天任务顺利进行的重要环节。航天飞行器的姿态信息由姿态敏感器来获得,星敏感器是当前姿态测量精度最高并且没有时间漂移误差的敏感器,广泛应用于各项航天工程中。星敏感器在投入使用之前需要进行功能检测和标定,直接进行航天试验费用非常昂贵,外场观星试验易受到环境等外部因素的影响,所以研制在地面进行内场实验的测试设备很有必要,这类地面测试设备就是星模拟器。星模拟器模拟真实天空中恒星的位置等信息形成模拟星图,提供给星敏感器进行功能检测和标定。航天工程中对星敏感器的动态性能要求越来越高,所以研制能提供真实且实时变化星图的高动态星模拟器也势在必行。本文针对大视场的动态星模拟器,以提高星模拟器的动态特性为研究目标,通过对比分析各种星图显示器件的性能参数,确定了基于DMD的大视场动态星模拟器总体技术方案和主要技术指标,设计了基于DMD的大视场动态星模拟器光学系统,包括照明系统和投影系统,结合光机结构分析了系统的杂散光的影响,对杂散光进行了抑制,降低了图像背景噪声,提高了星图的对比度。本文首先介绍动态星模拟器的系统组成和工作原理,分析对比各星图显示器件的性能,确定选用DMD作为星图显示器件,结合星敏感器的使用要求和DMD工作方式,提出动态星模拟器光学系统的设计要点和技术指标。采用复眼透镜阵列设计了照明光学系统,利用全反射棱镜实现了照明系统和投影系统的近似同轴排列,照明系统的照明均匀度大于94%。投影系统采用二次成像方式,解决了大视场、长出瞳距情况下难以达到长后工作距和系统像差难以校正的问题,投影系统系统出瞳为60mm,视场为28.6°,畸变小于0.045%,80%的能量集中在直径为8μm的圆内。分别对照明光学系统和投影光学系统进行了公差分析,并给出了满足设计指标和加工技术的公差范围。系统的杂散光会造成更高的背景噪声,降低模拟星图的对比度从而影响星模拟器的动态性能,本文最后整合光机结构进行了整机性能仿真和系统杂散光分析,采取了抑制系统杂散光的措施;对比了各个状态下像面的能量分布,得出了模拟星图的对比度,证明了本文的设计方案使背景噪声得到有效的抑制,大幅度提高了星图对比度,实现了提高大视场星模拟器动态性能的设计目标。

关键词：动态星模拟器 DMD 照明光学系统投影光学系统杂散光分析

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动态星模拟器高精度星等模拟技术研究

动态星模拟器高精度星等模拟技术研究

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作者：陈娜长春理工大学

学位级别：硕士

动态星模拟器是一种用来对星敏感器的功能进行检测和标定的地面测试设备,它能够对“无穷”远处恒星的光谱、照度、平行性以及色温等特性进行模拟,以便对星敏感器的成像、星图识别和星跟踪等进行性能测试。随着星敏感器的快速发展,动态... 详细信息

动态星模拟器是一种用来对星敏感器的功能进行检测和标定的地面测试设备,它能够对“无穷”远处恒星的光谱、照度、平行性以及色温等特性进行模拟,以便对星敏感器的成像、星图识别和星跟踪等进行性能测试。随着星敏感器的快速发展,动态星模拟器也朝着小型化、高速率及模拟星图更加真实的方向发展。星等作为动态星模拟器星图模拟中关键技术指标之一,其模拟精度会对星敏感器的整体性能产生影响。本文主要针对动态星模拟器模拟星图中星点星等信息展开深入研究,实现对星等的高精度模拟。为了满足星等的高精度模拟要求,动态星模拟器的准直光学系统必须具有高成像质量的特点。首先根据光学系统的有效视场、单像元张角和星等模拟的范围确定星图显示器件的类型,然后确定光学系统的焦距、出瞳距和出瞳孔径等参数设计指标。利用ZEMAX软件平台对其进行设计并对设计出的光学系统进行像质分析,分析结果表明:该光学系统具有成像质量良好的特点,能够实现对模拟星图中星等的高精度模拟要求。文中针对现有动态星模拟器模拟星图中无法对星点的星等信息进行模拟,导致星敏感器识别可信度不高的问题,提出了一种利用多像元拟合其分布符合二维高斯分布的动态星模拟器星等模拟新算法。通过该算法对星等的能量进行分配并进行星等仿真,使一幅动态星图中能够同时显示多种星等的星点。分别使用微弱光照度计和CCD相机对模拟星图中星等的模拟精度进行测试。实测结果表明:该星等能量分配算法能够实现2-6Mv的星等模拟,且星等模拟精度误差≤±0.1Mv,达到了对星等高精度模拟要求。

关键词：动态星模拟器图像处理多像元拟合多星等模拟

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一种具有消热差的动态星模拟器投影光学系统

一种具有消热差的动态星模拟器投影光学系统

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作者：魏巍秦高林段俊法程方孙永生杨芸箔李瑶 450000 河南省郑州市金水区北环路36号

标准号: CN111796400A

来源：评论

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高分辨率动态星模拟器星间角位置误差的检测方法及系统

高分辨率动态星模拟器星间角位置误差的检测方法及系统

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作者：吴刚祥马韬 215104 江苏省苏州市相城区济学路8号

标准号: CN111024127A

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一种热真空环境自适应动态星模拟器

一种热真空环境自适应动态星模拟器

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作者：王啸腾曾豪王海波王华 710119 陕西省西安市雁塔区新型工业园西部大道60号10号楼306室

一种热真空环境自适应动态星模拟器，包括光学准直镜头组件、成像模块组件、驱动电路组件和温度控制组件；温度控制组件包括辅热机构、温度传感器和控制器，控制器分别和辅热机构和温度传感器连接，成像模块组件和驱动电路组件中的至少... 详细信息

标准号: CN209027539U

一种热真空环境自适应动态星模拟器，包括光学准直镜头组件、成像模块组件、驱动电路组件和温度控制组件；温度控制组件包括辅热机构、温度传感器和控制器，控制器分别和辅热机构和温度传感器连接，成像模块组件和驱动电路组件中的至少一个设有辅热机构，温度传感器用于检测环境温度，控制器用于控制辅热机构进行加热或停止加热。上述动态星模拟器，通过温度传感器检测环境温度，在环境温度较低时，控制器可以控制辅热机构对成像模块组件和驱动电路组件中的至少一个进行加热或停止加热，使动态星模拟器能够在全封闭真空冷热交变环境下独立实现温度的主动补偿，克服动态星模拟器自身环境耐受性差的缺点，从而达到在热真空环境工况下保持稳定温度正常工作的目的。

关键词：动态星模拟器控制器驱动电路组件温度传感器成像模块温度控制组件热真空环境停止加热加热温度传感器检测环境耐受性冷热交变主动补偿准直镜头自适应检测

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