全天时星光定向仪光学系统及杂散光抑制技术研究

论文摘要

星光定向仪以恒星为观测目标实现导航定位功能。其凭借观测目标的客观性、观测过程的隐蔽性和自主抗干扰性、观测结果的安全可靠性和高精度等诸多优点,广泛应用于卫星、飞船和火箭等天基平台。空基、地基平台星光导航系统观测恒星由于受到大气扰动、云雨天气等因素影响,工作时间和工作环境范围都会受到限制,因此其相比于天基星光导航系统发展起步较晚。随着星光导航系统应用领域逐步扩展到大气层内,全天时工作的星光导航系统具有一定的研究意义。本文针对机载平台全天时星光定向仪光学系统及其杂光抑制的难点开展了研究。论文的主要工作如下:（1）对国内外全天时星光定向仪的技术发展进行调研。总结了星光定向仪的工作特点,分析了现有的全天时星光定向仪光学系统优点和存在的问题。并针对机载全天时星光定向仪工作的特点,制定了优化目标。（2）对机载全天时星光定向仪工作平台的光辐射环境进行了研究。计算出视星等6.5Mv的K2、M2、M8型星和太阳在0.3μm1.7μm谱段内的光谱辐照度。针对15km高空的飞机平台,采用控制变量法,对观测谱段、观测高度、观测天顶角、观测方位角和太阳天顶角对天空背景辐射能量的影响分别进行分析。分析结果概括为:1.在可见光到近红外谱段,天空背景辐射呈减弱趋势,并且在近红外谱段呈指数式衰减;2.随着观测高度的增加,天空背景辐射有明显的衰减;3.观测方位角从0°到180°时,天空背景辐射总体呈下降趋势;4.观测天顶角与天空背景辐射亮度成正相关;5.太阳天顶角与天空背景辐射的关系受观测天顶角影响,并且观测天顶角对天空背景辐射的影响较太阳天顶角而言更大。（3）依照在近红外谱段天空背景辐射能量大幅度减弱而目标恒星辐射能量达到峰值的特性,确定光学系统探测谱段为近红外谱段。根据探测器信噪比的定义,计算对于观测高度、太阳天顶角、观测天顶角、观测方位角等参数已知的条件下,观测视星等为6.5Mv的K2型恒星所需的光学系统参数与信噪比的关系,从而确定了光学系统设计参数。（4）对光学系统进行结构选型,并对其进行优化设计和像质评价。引入偏心结构消除系统遮拦,提高能量利用率。针对机载全天时星光定向仪工作的-40℃+65℃环境温度范围,分析光学系统的适应性,并进行了公差分析,确定系统的可行性。（5）提出了一种随动型杂光抑制结构方案以适应扫描镜不同转角的杂光抑制。设计结果可以有效地抑制白天强烈的天空背景辐射。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 肖南

导师: 王虎

关键词: 机载导航系统,全天时,星光定向仪,遮光罩设计,杂散光分析

来源: 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 天文学,仪器仪表工业

单位: 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)

基金: 国家重大仪器设备开发专项(No.2013YQ31079902)

分类号: TH75

DOI: 10.27605/d.cnki.gkxgs.2019.000064

总页数: 99

文件大小: 5304K

下载量: 55

相关论文文献

• [1].同轴超紧凑型主三镜一体化光学系统的设计[J]. 激光与光电子学进展 2020(07)
• [2].镜面定位仪在折转光路光学系统中的应用研究[J]. 现代制造技术与装备 2020(03)
• [3].宽温度范围的深紫外光学系统无热化设计[J]. 光学学报 2020(17)
• [4].医用硬式内窥镜光学系统的设计[J]. 湖北第二师范学院学报 2017(08)
• [5].轻小型长波红外光学系统的设计及实现[J]. 红外与激光工程 2020(09)
• [6].温度和气压对车载光学系统成像质量的影响研究[J]. 激光与红外 2016(09)
• [7].航天光学系统的污染控制技术[J]. 航天器环境工程 2012(02)
• [8].一阶光学系统分数傅里叶变换的相空间分析[J]. 应用光学 2009(04)
• [9].大口径折反式星敏感器光学系统的光路设计[J]. 光子学报 2020(06)
• [10].光学系统焦距高精度测试方法[J]. 航天返回与遥感 2020(04)
• [11].一种实现动态点亮的光学系统[J]. 时代汽车 2020(17)
• [12].长焦距光学系统中反射光路的设计与装调[J]. 红外与激光工程 2015(05)
• [13].空间遥感测绘光学系统研究综述[J]. 中国光学 2015(05)
• [14].一种折反二次成像式长波光学系统的杂散光抑制[J]. 红外与激光工程 2013(04)
• [15].腹腔镜摄像光学系统的使用、保养和管理体会[J]. 当代护士(中旬刊) 2012(10)
• [16].头盔显示器光学系统小型化设计[J]. 光学仪器 2012(06)
• [17].变焦距光学系统在电视制导中的应用[J]. 弹箭与制导学报 2010(03)
• [18].光学系统、成像与分析[J]. 中国光学与应用光学文摘 2008(02)
• [19].多层嵌套掠入射光学系统研制及在轨性能评价[J]. 物理学报 2020(03)
• [20].一种紧凑型大变倍比红外三视场光学系统[J]. 科学技术创新 2020(05)
• [21].近距离激光武器光学系统特性分析[J]. 激光与红外 2018(01)
• [22].用于校准能见度仪的标准散射体定标系统中光学系统的设计（英文）[J]. 光子学报 2017(06)
• [23].一种超高利用率的背光模组光学系统方案[J]. 科技创新导报 2016(17)
• [24].混入逃逸函数的实数编码遗传算法优化光学系统[J]. 光子学报 2014(06)
• [25].振动失调下光学系统光线追迹仿真计算[J]. 光电工程 2013(04)
• [26].实现光学被动热补偿的非制冷红外双焦光学系统[J]. 激光与红外 2010(07)
• [27].成像光谱仪同心光学系统的研究[J]. 中国光学与应用光学 2009(02)
• [28].光学系统、成像与分析[J]. 中国光学与应用光学文摘 2008(03)
• [29].一种紧凑型三波段共孔径光学系统[J]. 科学技术创新 2020(06)
• [30].拼接式光学窗口对光学系统影响的分析方法[J]. 光学学报 2015(10)

标签：机载导航系统论文;  全天时论文;  星光定向仪论文;  遮光罩设计论文;  杂散光分析论文;