空間天文望遠(yuǎn)鏡作為研究宇宙起源、恒星演化和暗物質(zhì)等前沿物理學(xué)問題的重要實(shí)驗(yàn)觀測設(shè)備,需要對目標(biāo)保持長時間凝視來獲得高質(zhì)量的天文觀測結(jié)果。因望遠(yuǎn)鏡的工作環(huán)境復(fù)雜,視軸穩(wěn)定度會受到內(nèi)外部多種擾動因素的影響,故設(shè)計(jì)專門的精密穩(wěn)像系統(tǒng)來保持望遠(yuǎn)鏡的視軸穩(wěn)定。精密穩(wěn)像系統(tǒng)的視軸擾動檢測原理是在望遠(yuǎn)鏡的邊緣視場配置精細(xì)導(dǎo)星儀（Fine Guidance Sensor,FGS）單獨(dú)對恒星進(jìn)行成像,利用短時間內(nèi)恒星天球位置不變的原理,通過不同幀之間提取的星點(diǎn)位置偏差來解算出視軸的相對姿態(tài)變化。同時長焦距的主光學(xué)系統(tǒng)使精細(xì)導(dǎo)星儀具有超高角分辨率的優(yōu)勢,能通過星圖識別解算出望遠(yuǎn)鏡視軸指向的高精度絕對姿態(tài)。本文以此為背景,主要研究精細(xì)導(dǎo)星儀星點(diǎn)提取、視軸相對姿態(tài)解算及星圖識別等關(guān)鍵技術(shù),并搭建實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)對算法進(jìn)行驗(yàn)證,具體的研究工作如下:（1）在調(diào)研了國外空間天文望遠(yuǎn)鏡精穩(wěn)像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)制定的研究目標(biāo)和研究內(nèi)容,分析了精細(xì)導(dǎo)星儀的相關(guān)性能參數(shù)和關(guān)鍵技術(shù),提出了導(dǎo)星檢測解算系統(tǒng)的基本功能組成,研究了系統(tǒng)誤差和噪聲對精細(xì)導(dǎo)星儀星點(diǎn)提取精度的影響,并對精細(xì)導(dǎo)星儀姿態(tài)測量的極限精度進(jìn)行了估計(jì)。（2）針對在動... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號說明表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 空間天文望遠(yuǎn)鏡穩(wěn)像技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 空間望遠(yuǎn)鏡穩(wěn)像相關(guān)基礎(chǔ)概念
        1.2.2 哈勃空間天文望遠(yuǎn)鏡
        1.2.3 詹姆斯韋伯空間天文望遠(yuǎn)鏡
        1.2.4 歐幾里得空間天文望遠(yuǎn)鏡
        1.2.5 SOLAR-B衛(wèi)星
    1.3 空間望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星解算技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 空間望遠(yuǎn)鏡常用姿態(tài)傳感器介紹
        1.3.2 星點(diǎn)質(zhì)心細(xì)分定位算法研究現(xiàn)狀
        1.3.3 星圖識別算法研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要內(nèi)容與章節(jié)安排
        1.4.1 論文主要內(nèi)容
        1.4.2 論文各章安排
第2章 精密穩(wěn)像導(dǎo)星檢測系統(tǒng)總體方案及精度分析
    2.1 精密穩(wěn)像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
    2.2 星點(diǎn)質(zhì)心定位精度分析
        2.2.1 星斑能量分布
        2.2.2 質(zhì)心細(xì)分定位算法
        2.2.3 質(zhì)心定位的系統(tǒng)誤差分析
        2.2.4 探測器噪聲對質(zhì)心定位精度的影響分析
    2.3 精細(xì)導(dǎo)星儀姿態(tài)測量精度分析
        2.3.1 姿態(tài)測量誤差分析
        2.3.2 姿態(tài)測量極限精度分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)高精度檢測解算技術(shù)研究
    3.1 引言
    3.2 星圖濾波預(yù)處理技術(shù)
    3.3 動態(tài)星斑質(zhì)心定位優(yōu)化算法
        3.3.1 動態(tài)星斑模型
        3.3.2 退化星斑復(fù)原與質(zhì)心定位
    3.4 基于梯度提升決策樹的系統(tǒng)誤差校正方法
        3.4.1 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)誤差校正原理
        3.4.2 GBDT數(shù)學(xué)模型
        3.4.3 系統(tǒng)誤差校正仿真結(jié)果和分析
    3.5 空間望遠(yuǎn)鏡視軸相對姿態(tài)解算
        3.5.1 快擺鏡坐標(biāo)與導(dǎo)星相機(jī)的坐標(biāo)系建立
        3.5.2 快擺鏡姿態(tài)角與視軸相對姿態(tài)角的解算分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 空間望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星星圖識別算法研究
    4.1 引言
    4.2 姿態(tài)解算常用坐標(biāo)系定義
    4.3 導(dǎo)航星庫構(gòu)建
        4.3.1 星探測能力
        4.3.2 星探測率
        4.3.3 星表劃分和粗篩選
        4.3.4 星表優(yōu)化篩選
        4.3.5 星圖仿真
    4.4 基于Smith–Waterman局部特征比對的星圖識別算法
        4.4.1 傳統(tǒng)星圖識別算法介紹
        4.4.2 星模式特征構(gòu)建
        4.4.3 星模式特征匹配
    4.5 星圖識別仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)半物理仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)平臺組成
        5.2.1 精細(xì)導(dǎo)星模塊
        5.2.2 星點(diǎn)模擬器
        5.2.3 模擬擾動源
        5.2.4 穩(wěn)像光閉環(huán)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)
    5.3 星點(diǎn)提取定位精度測量實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 星點(diǎn)質(zhì)心定位系統(tǒng)誤差校正
        5.3.2 動態(tài)質(zhì)心定位精度
    5.4 精密穩(wěn)像系統(tǒng)光閉環(huán)半物理仿真實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]12mag精細(xì)導(dǎo)星星庫構(gòu)建及解算方法研究[D]. 趙玥皎.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[3]基于特征提取與匹配的車載電子穩(wěn)像方法研究[D]. 熊晶瑩.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2017
[4]基于星敏感器的星點(diǎn)提取與星圖識別方法研究[D]. 羅麗燕.西安電子科技大學(xué) 2015
[5]空間望遠(yuǎn)鏡精密穩(wěn)像控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 史少龍.中國科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014
[6]航空光電穩(wěn)定平臺擾動抑制技術(shù)的研究[D]. 李賢濤.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
[7]高精度導(dǎo)星測量系統(tǒng)細(xì)分定位技術(shù)研究[D]. 劉南南.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
[8]衛(wèi)星熱輻射特性及其空間輻照環(huán)境效應(yīng)研究[D]. 馬偉.南京理工大學(xué) 2011
[9]高精度星敏感器星點(diǎn)提取與星圖識別研究[D]. 賈輝.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[10]CMOS圖像傳感器在星敏感器中應(yīng)用研究[D]. 劉智.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2004

碩士論文
[1]光電檢測電路的噪聲分析與處理[D]. 韓勇.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[2]基于快速反射鏡的光束指向穩(wěn)定技術(shù)[D]. 鄧耀初.西安電子科技大學(xué) 2008



本文編號：3188021