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高分动态星模拟器光学系统设计摘要
摘要
星敏感器是一种高精度的空间姿态光学敏感器,在航空航天中有着重要的应用
价值。动态星模拟器作为星敏感器的地面检测设备的组成部分,它为星敏感器提供
任意时刻、惯性坐标系下任意指向的星图模拟,可以对星敏感器的成像、星图识别、
星跟踪等进行功能检测,为星敏感器的研制提供了技术指导。
本文主要针对动态星模拟器光学系统的设计展开了研究,同时提出了一种提高
星图分辨率的设计方案。文章首先对动态星模拟器的用途、组成部分、工作原理作
了简要介绍,然后分析了各星图显示器件优劣,最终确定选择 TFT-LCD 作为星图
显示的核心元件,同时,为了提高星图分辨率,采用了两片 TFT-LCD 拼接的方案,
并通过传像光纤束实现星图拼接,所使用的传像光纤束采用双路输入单路输出形
式。最后分析了动态星模拟器光学系统的特点,确定选择无畸变目镜作为初始结构,
并根据技术指标要求用 ZEMAX 软件对其进行了优化设计,最终设计了一个焦距
,视场 °×°,光谱范围 ~,出瞳口径为 40mm,出瞳距为
50mm 的准直光学系统。
所设计的光学系统由六片分离的球面透镜组成,使用了三种类型的玻璃,通过
像质分析可知系统的畸变小于 %,系统 MTF 在 50lp/mm 处大于 。公差分
析的结果表明,在所提出的公差下光学系统设计符合要求。
关键词:光学设计,动态星模拟器,传像光纤束,公差分析
作者:何婕
指导教师:马韬
I
英文摘要高分动态星模拟器光学系统设计
Abstract
Star sensor is a high precision spatial attitude optical sensor. It has important
application value in the aerospace. The dynamic star simulator is the part of the ground
test equipment of star sensor. It can provide the star map simulation for the star sensor at
any time and any point of the inertial coordinate system that can detect the function of
imaging, star map recognition and star tracking of the star sensor. And it can provides the
technical guidance for the development of star sensor.
This article mainly studies the design of dynamic star simulator optical system. At
the same time we propose a design scheme to improve the star map’s resolution. First of
all, we introduce the use, components and working principle of the dynamic star
simulator. And then analyze