大视场单星模拟器关键技术研究

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1、分类号：TB133密级：可公开UDC：编号：大视场单星模拟器关键技术研究KeyTechnologyofSingleStarSimulatorofLarge-Field-View学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：光学工程(080300)研究方向：先进光学系统设计与制造技术申请学位级别：硕士指导教师：姜会林院士/王春艳教授研究生：刘欢论文起止时间：2016.03—2018.03摘要本文研究的大视场单星模拟器是指能够在实验室模拟天空中真实星图的设备，模拟深空的星图供大视场星敏感器进行星图识

2、别和星点跟踪等功能测试。根据大视场星敏感器的工作原理和方式，提出了大视场单星模拟器总体设计方案。结合星敏感器的实际使用需要确定了大视场单星模拟器的主要技术指标。本文详述了星图识别技术的原理和过程，比较了三角形识别算法和角距匹配算法的优缺点。基于几何像差理论，根据星模拟器要求的技术指标，结合ZEMAX软件设计了一种具有高成像质量、畸变小于0.03%和20°大视场的准直光学系统。根据畸变的评价结果，提出了一种用于校正畸变的星点板坐标计算方法，解决了畸变校正的难题。采用阵列式LED作为光源，用散射屏作为匀光系统，对光源做

3、高低温实验，验证光源满足系统对光源稳定性优于±5%的要求。对研制的大视场单星模拟器进行实际星间角距测试，测试结果满足大视场单星模拟器的技术要求，即任意两星点星间角距优于20″，单星张角为30″(中央星点)和25″(其他星点)。关键词：星模拟器星图识别大视场光学系统畸变校正星间角距IABSTRACTThesinglestarsimulatoroflarge-field-viewisstudiedinthispaper,whichcansimulatetherealstarmapinthelaboratory.Thes

4、imulateddeepspacemapcanbeusedtoperformfunctiontestssuchasstaridentificationandstartracking,withthehelpofastarsensorsoflarge-field-view.Thegeneraldesignschemeofsinglestarsimulatoroflarge-field-viewisproposed,accordingtotheoperatingprinciplesandworkingmethodsofs

5、tarsensoroflarge-field-view.Themaintechnicalindicatorsofsinglestarsimulatoroflarge-field-viewisdetermined,combiningwiththeactualuseofstarsensor.Thispaperdetailstheprincipleandprocessofstaridentificationtechnology,comparestheadvantagesanddisadvantagesoftriangle

6、recognitionalgorithmandcornermatchingalgorithm.Basedonthegeometricaberrationtheory,accordingtothetechnicalindicatorsrequiredbythestarsimulator,acollimationopticalsystemwithhighimagingquality,distortionoflessthan0.03%andalarge-field-viewof20°isdesignedincombina

7、tionwithZEMAXsoftware.Amethodforcalculatingthecoordinatesofthestar-pointplateisproposed,accordingtothedistortionevaluationresult,whichsolvestheproblemofdistortioncorrection.ArrayLEDsasthelightsource,andthediffuserscreenasauniformlightsystem,performhighandlowte

8、mperatureexperimentsonthelightsourcetoverifythatthelightsourcemeetstherequirementsofthesystemforlightsourcestabilityoflessthan±5%.Theactualangulardistancetestiscarriedoutforthesing