發(fā)布時間：2017-05-06 14:16

  本文關(guān)鍵詞：星敏感器光學系統(tǒng)設計與檢測研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自首個星敏感器問世至今，星敏感器已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品。高分辨率及超高分辨率遙感衛(wèi)星、天文觀測等任務對星敏感器星點提取精度提出了更高的要求，隨著“高分專項”的深入，研究開發(fā)甚高精度星敏感器已經(jīng)越來越緊要。甚高精度星敏感器具有亞角秒精度、高動態(tài)范圍、小視場等特征，而同期國內(nèi)的星敏感器與國際同類產(chǎn)品尚有差距，表現(xiàn)之一為星點提取精度依然不高，國際上同類產(chǎn)品星點提取精度已經(jīng)可到達0.02pixel，可見，提高星點提取精度依然是必須解決的問題。 本文首先圍繞星敏感器的PSF建模論述了實現(xiàn)甚高精度星點提取的途徑，主要討論了兩類星點提取算法，并且指出兩類算法共同存在的問題，即大都是以將高斯分布函數(shù)作為PSF為前提的星點提取算法，實際的PSF卻是偏正態(tài)分布函數(shù)。為此分析了造成偏差的各種原因，分類為系統(tǒng)誤差和隨機偏差，同時討論了對甚高精度星敏感器PSF進行建模的各種算法。 然后，針對全天時星敏感器的特殊要求，詳細分析了實現(xiàn)全天時的技術(shù)指標和技術(shù)方案，利用同軸三反型式完成了設計任務。 其次，詳細分析了甚高精度星敏感器光學系統(tǒng)的像差校正方法，利用了ZEMAX自帶的擴展編程優(yōu)化功能進行了設計，選用了攝遠型式完成了抗離焦、環(huán)境適應力強的設計任務。 再次，介紹了數(shù)理統(tǒng)計中偏離正態(tài)分布的離散數(shù)據(jù)處理理論，使用了偏正態(tài)分布來描述星敏感器星像能量分布。為了驗證模型的合理性，，設計了仿真實驗，然后進行了星像能量分布測量實驗，對存在像差的星敏感器鏡頭的星像分布進行擬合，目標函數(shù)分別為高斯分布函數(shù)和偏正態(tài)分布函數(shù)，通過對比分析發(fā)現(xiàn)，偏正態(tài)分布能夠更好的描述星敏感器星像能量分布。 最后，研究了一種測量方法來高精度地測量實際星敏感器的星像能量分布函數(shù)，并以實例分析這種分布與高斯分布的相似度，以及這種差異對于算法的影響。根據(jù)技術(shù)指標，使用了一套高精度星敏感器星像分布測量裝置，該裝置的星點提取重復性精度優(yōu)于1″，運用本文提出的算法，也可以高精度的檢測甚高精度星敏感器PSF。
【關(guān)鍵詞】：甚高精度 全天時 星敏感器 光學設計 光學測量 點擴散函數(shù)
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V448.22
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 課題研究背景10-14
• 1.1.1 星敏感器應用范圍10
• 1.1.2 星敏感器工作原理10-12
• 1.1.3 甚高精度星敏感器關(guān)鍵技術(shù)12-14
• 1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 星點提取誤差研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2 PSF 建模技術(shù)研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第二章 全天時反射式星敏感器光學系統(tǒng)設計23-31
• 2.1 星敏感器光學系統(tǒng)設計的環(huán)境要求23
• 2.2 設計指標23-24
• 2.3 選型24-25
• 2.4 初始結(jié)構(gòu)計算方法25-26
• 2.5 像差校正和像質(zhì)評價26-29
• 2.5.1 點列圖27
• 2.5.2 衍射包圍圓能量27-28
• 2.5.3 畸變像差曲線28-29
• 2.6 公差分析29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第三章 甚高精度星敏感器光學系統(tǒng)設計31-39
• 3.1 甚高精度星敏感器光學系統(tǒng)特點31
• 3.2 設計指標31
• 3.3 選型和初始結(jié)構(gòu)獲取31-32
• 3.4 像差優(yōu)化方法32-34
• 3.5 像質(zhì)評價34-37
• 3.6 公差分析37-38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 第四章 基于偏正態(tài)分布的高精度星敏感器星像能量分布模型39-50
• 4.1 前言39
• 4.2 偏正態(tài)分布理論模型39-41
• 4.3 星敏感器星像分布仿真實驗41-43
• 4.4 仿真結(jié)果分析43-44
• 4.5 星敏感器星像分布測量實驗44-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第五章 基于擴展 zernike 理論的高精度星敏感器空域 PSF 建模技術(shù)50-65
• 5.1 前言50
• 5.2 項目研制指標50
• 5.3 PSF 測試方案論證50-53
• 5.3.1 PSF 概念50-51
• 5.3.2 采用狹縫測量點擴展函數(shù)方案51-52
• 5.3.3 采用刀口測量方案52
• 5.3.4 采用光電探測器直接測量方案52-53
• 5.3.5 測量方案優(yōu)選53
• 5.4 實際測量裝置53-57
• 5.4.1 設備組成53-57
• 5.4.2 設備裝調(diào)57
• 5.5 裝置操作步驟57-58
• 5.6 真實星像能量分布數(shù)學模型58-60
• 5.7 星像能量分布擬合算法60-62
• 5.8 星點提取重復性驗證實驗62-63
• 5.9 實驗結(jié)果分析63-64
• 5.10 本章小結(jié)64-65
• 總結(jié)與展望65-67
• 本文總結(jié)65
• 本文創(chuàng)新點65-66
• 課題展望66-67
• 參考文獻67-73
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單73-74
• 致謝74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊光普;鄔文_";;CCD恒星光度測量方法研究進展[J];天文學進展;2012年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 賈輝;高精度星敏感器星點提取與星圖識別研究[D];國防科學技術(shù)大學;2010年

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本文編號：348565