大视场高精度紫外地球模拟器光学系统设计

发布时间：2021-12-18 02:08

　　静态紫外地球模拟器通过性能测试和精度标定,对紫外地球敏感器自身姿态测量的精度起决定性作用。结合静态紫外地球模拟器的组成与工作原理,分析并选取了七片透镜组作为初始结构;结合地球模拟器光学系统的技术要求,分析确定了畸变的像差容限,利用ZEMAX软件对静态紫外地球模拟器光学系统进行优化,并分别对40°和17.46°的视场角进行像质评价,经优化后的光学系统最大场曲约为0.12 mm,相对畸变小于0.25%,平行度误差优于9.4″,视场角为40°和视场角为17.46°时地球张角误差分别为0.016 391°和0.016 51°,对实现卫星高精度自主导航具有一定的现实意义。 

【文章来源】：长春理工大学学报(自然科学版). 2020,43(02)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

静态紫外地球模拟器工作原理

地球模拟器光学系统的视场角主要由卫星运行的轨道高度所决定[10]，地球张角计算的原理如图2所示。图中：ω为地球张角；R0为地球的平均半径，为6 371 km;L为CO2层厚度，为22 km;R为CO2发射带的半径，且R=R0+L;h为卫星距地面高度；S为卫星到地心的距离，且S=h+R0。则地球张角计算公式：

根据主要技术指标可知，本系统属于大视场小孔径光学系统，即轴上像差较小，轴外像差将对像质有较大影响。因此，应该主要考虑彗差、像散、垂轴色差以及畸变。根据有效焦距为100 mm，出瞳距为100 mm，出瞳直径为10 mm，视场角为40°，选取了参数较为符合同时像差较小的由七片透镜组成的目镜组，其结构如图3所示。2.3 设计过程

【参考文献】：
期刊论文
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[3]静态红外地平仪大角度测量模型及误差研究[J]. 李鑫,崔文楠,周士兵.  红外技术. 2015(01)
[4]高轨紫外地球模拟器光学系统的设计与仿真[J]. 薛召凯,张国玉,张健.  激光与光电子学进展. 2014(09)
[5]利用地球紫外和恒星可见光的卫星自主导航[J]. 孙俊,张世杰,李葆华.  光学精密工程. 2013(05)

硕士论文
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[2]基于天文观测的高精度姿态测量技术研究[D]. 戴东凯.国防科学技术大学 2011
[3]小型双目标地球模拟器结构研究[D]. 杨东.长春理工大学 2011
[4]衍射光学元件设计及金刚石单点车削技术的研究[D]. 王鹏.长春理工大学 2007



本文编号：3541415