星敏感器光学系统设计及其杂散光抑制技术研究.pdf

  本文关键词：星敏感器光学系统设计及杂散光抑制技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

星敏感器光学系统设计及杂散光抑制技术的研究 学科：光学工程 研究生签字：．涨是， 指导教师签字：舢小 摘要 星敏感器是目前航天器姿态控制的重要部件，其高精度的定位优势在航天控制方面有 极大的发展前景。光学系统作为星敏感器的重要组成部分，越来越趋向于大口径、大视场、 高精度、宽光谱的方向发展。星敏感器工作在真空状态的宇宙空间环境中，探测的目标是 微弱的恒星小目标，故而杂散光对星敏感器目标提取的影响至关重要，因此需要对星敏感 器进行杂散光抑制，，从而保证姿态控制的准确性。本文正是基于以上两个方面开展研究工 作的。 首先，介绍了国内外星敏感器和杂散光研究的发展，星敏感器的工作原理和主要技术 指标，以及杂散光的分析方法、分析步骤和抑制方法等。 然后，由于星敏感器光学系统探测的目标恒星能量很弱，选择了一款CMOS探测芯 片，该芯片具有像素多、像元尺寸小等特点，更易实现高分辨率及高测量精度，并由芯片 参数推出光学系统的设计指标。通过对折射式、反射式、折反式光学系统结构进行对比， 发现折射式光学系统结构与其它两种结构相比具有容易实现大视场、无中心遮拦、结构紧 凑等优点，故而最终选择了折射式光学系统结构。在进行光学系统设计时，根据全内反射 TIR 原理，讨论了透镜性质 如形状、材料 对入射光线的影响，推导了近半球透镜底 面在发生全反射时，近半球透镜的厚度、半径及入射光角度的关系式，并根据此关系式设 计了第一块透镜为近半球形的星敏感器光学系统，达到了利用光学系统自身抑制部分杂散 光的目的，本文设计的光学系统具有视场大、光谱范围宽、倍率色差小等特点。 最后，根

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