火星中分辨率相机光学组件光机热集成分析

发布时间：2024-11-03 13:18

　　我国执行火星探测任务的探测器由火星环绕器和着陆巡视器组成,能同时实现在轨环绕观测和着陆巡视探测任务。火星中分辨率相机在近火轨道可获取分辨率为65m的中分辨率图像,作为搭载在火星环绕器上的光学有效载荷,其主要任务是:绘制火星全球遥感影像图;进行火星地形地貌及其变化的探测,包括火星表面成像、火星地质构造和地形地貌研究。中分镜头作为火星中分辨率相机光学组件,是成像的核心部件,其成像质量的好坏直接关系到火星探测任务能否顺利进行。火星环绕器工作于距地表数百公里的火星轨道之上,面临极低的气压和巨大的昼夜温差,瞬时变化的温度可能对光机系统产生影响,中分镜头面临的工作环境将非常严苛。良好的温控措施能够使得中分镜头工作环境温度处于可控的范围之内,使得中分镜头能够正常工作,由于外部热力环境可能会对中分镜头光学像质产生影响,所以在设计阶段需要对光学镜头在热力扰动下的成像性能进行分析和评价。中分辨率相机光学组件光机热集成仿真包括以下方面内容:1)研究了光学面形参数计算方法,引入离散误差的概念并在实际案例中评估有限元模型消除前后离散误差;采用齐次坐标变换方法来分离光学镜面的刚体位移,用程序实现并校验精度;推导了典...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 光机集成分析简介
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文主要工作
第2章 光机集成仿真相关计算方法
    2.1 球面面形参数计算方法
        2.1.1 离散数据的球面拟合算法
        2.1.2 球面离散数据的误差消除
    2.2 平面面形参数计算方法
    2.3 光学面形刚体位移计算方法
    2.4 面形表面误差计算方法
    2.5 多项式拟合算法
        2.5.1 Zernike多项式
        2.5.2 标准Zernike多项式
        2.5.3 Fringe Zernike多项式
        2.5.4 Zernike多项式的拟合方法
    2.6 位移校正算法
        2.6.1 法向位移校正算法
        2.6.2 矢高位移校正算法
    2.7 本章小结
第3章 中分镜头结构及力学特性仿真
    3.1 中分镜头光学设计参数
    3.2 中分镜头组件结构设计
    3.3 中分镜头有限元模型
    3.4 中分镜头力学特性仿真
        3.4.1 惯性释放分析
        3.4.2 模态分析
        3.4.3 正弦振动分析
        3.4.4 冲击响应谱分析
        3.4.5 随机振动分析
    3.5 本章小结
第4章 中分镜头空间轨道热仿真
    4.1 热分析理论基础
        4.1.1 固体内热传导
        4.1.2 辐射换热
    4.2 轨道热辐射仿真
        4.2.1 空间热环境
        4.2.2 环绕器空间轨道参数
        4.2.3 轨道热模型计算与求解
    4.3 热弹性变形
    4.4 有限元数据预处理
    4.5 本章小结
第5章 中分镜头光机集成仿真实现
    5.1 点集数据处理
        5.1.1 镜面节点坐标系转换
        5.1.2 变形节点矢高位移计算
    5.2 Zernike多项式拟合结果
    5.3 Zernike多项式镜面重构分析
    5.4 成像质量评价
        5.4.1 光学传递函数
        5.4.2 波前像差
        5.4.3 光学像质评估
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
附录
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：4011335