本文關鍵詞：遮光罩雜光抑制性能仿真分析及優(yōu)化設計

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【摘要】：星敏感器在軌工作時,背景雜光影響嚴重,輕者,使得目標的信噪比降低,影響系統(tǒng)的探測或識別能力;重者,使得目標信號完全被湮沒,系統(tǒng)無法提取目標。遮光罩作為空間光學系統(tǒng)的重要組成部分,可以有效抑制環(huán)境雜光,得到了廣泛應用。然而遮光罩的雜光抑制效果很大程度上依賴于雜光抑制材質(zhì)的選擇以及雜光抑制結(jié)構(gòu)的設計,為了設計、研制雜光抑制性能更優(yōu)的遮光罩產(chǎn)品,論文針對實際工程應用時的雜光抑制需求,開展了遮光罩雜光抑制性能仿真與優(yōu)化設計研究,具體工作包括以下幾個方面:(1)遮光罩雜光抑制理論分析�；谳椛鋫鬏斃碚�,通過反射、散射、衍射以及環(huán)境雜光源的分析,詳細闡述了遮光罩雜光抑制機理。并從遮光罩結(jié)構(gòu)設計、內(nèi)壁擋光環(huán)設計以及高吸收率消光漆材質(zhì)的選擇入手,提出遮光罩雜光抑制方法。同時,對于雜光抑制材質(zhì),開展了散射特性測量及數(shù)據(jù)處理工作,并對測量數(shù)據(jù)進行格式化處理以滿足LightTools軟件的數(shù)據(jù)讀取要求。最后,從遮光筒及擋光環(huán)的結(jié)構(gòu)設計出發(fā),完成整個遮光罩雜光抑制結(jié)構(gòu)設計。(2)遮光罩雜光抑制性能仿真與驗證。針對遮光罩雜光抑制性能定量評估的需要,構(gòu)建了消光比、平均能量密度、能量集中度等合理的雜光抑制性能評價指標。根據(jù)遮光罩結(jié)構(gòu)設計方法,利用SolidWorks軟件構(gòu)建遮光罩結(jié)構(gòu)模型,并將構(gòu)建的結(jié)構(gòu)模型導入LightTools軟件。同時,通過LightTools軟件對遮光罩內(nèi)表面材質(zhì)散射特性文件的讀取,完成遮光罩雜光抑制材質(zhì)的設定,并通過仿真分析獲得遮光罩雜光抑制性能評價結(jié)果。另外,基于設計研制的遮光罩產(chǎn)品開展了地面測量驗證實驗,驗證了雜光抑制性能仿真分析方法的正確性。(3)遮光罩雜光抑制優(yōu)化設計�；跇�(gòu)建的遮光罩雜光抑制結(jié)構(gòu)模型,通過設置不同的仿真輸入?yún)?shù),利用LightTools軟件仿真生成大量的遮光罩雜光抑制性能評價結(jié)果。根據(jù)仿真輸入?yún)?shù)與性能評價結(jié)果的一一對應關系,構(gòu)建遮光罩雜光抑制性能評估的大樣本空間。針對建立的樣本空間,利用貝葉斯神經(jīng)網(wǎng)絡算法建立遮光罩雜光抑制能力預測模型。最后,根據(jù)遮光罩實際的工程設計需求,利用構(gòu)建的遮光罩雜光抑制性能預測模型,求解獲得最優(yōu)的遮光罩模型參數(shù),實現(xiàn)遮光罩雜光抑制的優(yōu)化設計�？傊�,通過遮光罩的雜光抑制機理分析、雜光抑制材質(zhì)散射數(shù)據(jù)獲取與處理、雜光抑制組件設計、雜光抑制性能仿真與驗證以及雜光抑制性能優(yōu)化等系列研究工作,面向?qū)嶋H工程應用需求,構(gòu)建了一套科學的遮光罩雜光抑制結(jié)構(gòu)設計與性能分析方法,為星敏感器的方案設計與優(yōu)化、雜光抑制性能評估提供了重要的技術支持。
【關鍵詞】：遮光罩 雜光抑制 結(jié)構(gòu)設計 仿真驗證 優(yōu)化設計 神經(jīng)網(wǎng)絡算法
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V448.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 遮光罩雜光抑制理論分析16-32
• 2.1 引言16
• 2.2 遮光罩雜光抑制方法16-19
• 2.2.1 雜光產(chǎn)生機理16-18
• 2.2.2 雜光抑制機理18-19
• 2.3 遮光罩雜光抑制材質(zhì)散射特性測量及數(shù)據(jù)處理19-24
• 2.3.1 BRDF概念19-20
• 2.3.2 BRDF測量方案20-22
• 2.3.3 BRDF測量數(shù)據(jù)處理22-24
• 2.4 遮光罩雜光抑制結(jié)構(gòu)設計24-31
• 2.4.1 圓柱型遮光罩擋光環(huán)等高分布設計25-26
• 2.4.2 圓柱型遮光罩擋光環(huán)梯度布置設計26-28
• 2.4.3 錐型遮光罩擋光環(huán)等高布置設計28-30
• 2.4.4 錐型遮光罩擋光環(huán)梯度布置設計30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 遮光罩雜光抑制性能仿真及實驗驗證32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 雜光抑制性能評價指標構(gòu)建32-33
• 3.2.1 消光比32
• 3.2.2 能量集中度32-33
• 3.2.3 平均能量密度33
• 3.3 遮光罩雜光抑制性能仿真33-45
• 3.3.1 仿真輸入條件33-35
• 3.3.2 仿真實驗結(jié)果35-45
• 3.4 遮光罩雜光抑制性能驗證45-51
• 3.4.1 地面測量實驗45-49
• 3.4.2 結(jié)果對比分析49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的遮光罩優(yōu)化設計52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 遮光罩性能預測模型52-60
• 4.2.1 樣本空間構(gòu)建52-55
• 4.2.2 預測模型建立55-60
• 4.3 遮光罩優(yōu)化設計60-63
• 4.3.1 優(yōu)化設計需求60-61
• 4.3.2 優(yōu)化設計方案61-62
• 4.3.3 優(yōu)化設計結(jié)果62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-71
• 致謝71

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本文編號：863870