發(fā)布時(shí)間：2021-05-25 11:49

　　空間天文望遠(yuǎn)鏡穩(wěn)像系統(tǒng)根據(jù)抑制振動(dòng)頻段范圍的不同而分為粗級(jí)穩(wěn)像系統(tǒng)和精密穩(wěn)像系統(tǒng),精密穩(wěn)像系統(tǒng)一般通過(guò)控制成像光路中的某一活動(dòng)部件來(lái)使光線保持穩(wěn)定,可以看作是光路中的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),精細(xì)導(dǎo)星儀（Fine Guidance Sensor,FGS）是光軸偏差量快速檢測(cè)裝置。精細(xì)導(dǎo)星儀工作原理為對(duì)望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)內(nèi)的恒星進(jìn)行成像,利用恒星目標(biāo)短時(shí)間內(nèi)在天球中位置基本不變這一條件來(lái)檢測(cè)光軸的偏差,利用望遠(yuǎn)鏡超長(zhǎng)的焦距可以進(jìn)行極高精度的視軸位置偏差測(cè)量。恒星星斑在精細(xì)導(dǎo)星儀焦面上位置的測(cè)量精度和測(cè)量速度是精細(xì)導(dǎo)星儀兩個(gè)重要指標(biāo),星斑位置測(cè)量精度直接決定了光軸相對(duì)偏差量的測(cè)量精度,測(cè)量速度決定了精密穩(wěn)像系統(tǒng)閉環(huán)反饋的頻率帶寬。以此作為背景,本文主要研究空間天文望遠(yuǎn)鏡精密穩(wěn)像系統(tǒng)中精細(xì)導(dǎo)星儀高精度、高速度的光軸相對(duì)偏差測(cè)量算法,并搭建原型樣機(jī)兼顧精度及實(shí)時(shí)性對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了原型驗(yàn)證。本論文的主要工作為:1)介紹精細(xì)導(dǎo)星儀工作原理,分析了精細(xì)導(dǎo)星儀星探測(cè)能力,設(shè)置合理的觀測(cè)星等。分析了精細(xì)導(dǎo)星儀測(cè)量精度及速度。設(shè)計(jì)精細(xì)導(dǎo)星儀硬件架構(gòu)和工作模式。2)建立圖像傳感器噪聲模型、質(zhì)心定位算法系統(tǒng)誤差模型、光軸振動(dòng)及漂... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：181 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題應(yīng)用前景及意義
    1.3 論文主要內(nèi)容和章節(jié)安排
        1.3.1 論文主要內(nèi)容
        1.3.2 論文各章節(jié)安排
第2章 空間天文望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
    2.1 穩(wěn)像技術(shù)綜述
    2.2 哈勃天文望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)
        2.2.1 哈勃望遠(yuǎn)鏡概述
        2.2.2 哈勃精細(xì)導(dǎo)星儀
    2.3 詹姆斯韋伯天文望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)
        2.3.1 詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡概述
        2.3.2 詹姆斯韋伯天文望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星儀
    2.4 SOFIA天文望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)
        2.4.1 SOFIA天文望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡概述
        2.4.2 SOFIA精密穩(wěn)像控制
    2.5 歐幾里得天文望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)
        2.5.1 歐幾里得天文望遠(yuǎn)鏡概述
        2.5.2 歐幾里得天文望遠(yuǎn)鏡精細(xì)導(dǎo)星
    2.6 SOAR望遠(yuǎn)鏡
    2.7 日出衛(wèi)星
    2.8 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)總結(jié)
    2.9 本章小結(jié)
第3章 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及性能分析
    3.1 精密穩(wěn)像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)組成
    3.2 精細(xì)導(dǎo)星儀探測(cè)能力
        3.2.1 星光能量分析
        3.2.2 星探測(cè)概率
        3.2.3 星等探測(cè)能力
    3.3 精細(xì)導(dǎo)星儀性能參數(shù)
    3.4 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)測(cè)量精度及誤差分析
        3.4.1 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)測(cè)量精分析
        3.4.2 星斑質(zhì)心定位算法及精度分析
        3.4.3 圖像傳感器噪聲對(duì)測(cè)量精度的影響
        3.4.4 亞像元質(zhì)心定位算法系統(tǒng)誤差影響分析
        3.4.5 載體振動(dòng)對(duì)星斑質(zhì)心定位的影響
    3.5 精細(xì)導(dǎo)星儀圖像傳感器選型及系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)
        3.5.1 圖像傳感器選型
        3.5.2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.6 精細(xì)導(dǎo)星儀工作模式
    3.7 本章小結(jié)
第4章 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)預(yù)處理技術(shù)
    4.1 星圖濾波
        4.1.1 FIR低通濾波器原理
        4.1.2 FIR濾波器設(shè)計(jì)方法
        4.1.3 FIR濾波器濾波效果及分析
        4.1.4 FIR濾波器FPGA高速實(shí)現(xiàn)
    4.2 背景劃分與閾值選取
        4.2.1 全局閾值法
        4.2.2 遞推背景預(yù)測(cè)閾值分割法
    4.3 本章小結(jié)
第5章 精細(xì)導(dǎo)星高速、高精度檢測(cè)技術(shù)
    5.1 退化星斑復(fù)原
        5.1.1 星圖粗級(jí)復(fù)原
        5.1.2 基于稀疏先驗(yàn)的模糊星圖精級(jí)復(fù)原
        5.1.3 仿真實(shí)驗(yàn)與復(fù)原效果分析
    5.2 星點(diǎn)高速提取技術(shù)
        5.2.1 算法原理
        5.2.2 單次掃描算法的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)
        5.2.3 單次掃描算法仿真驗(yàn)證
    5.3 基于模板相關(guān)的高精度亞像素質(zhì)心定位算法
        5.3.1 模板相關(guān)算法原理
        5.3.2 算法實(shí)現(xiàn)
        5.3.3 算法效果分析
    5.4 系統(tǒng)誤差校正
    5.5 高速星圖識(shí)別技術(shù)
        5.5.1 算法基本原理與實(shí)現(xiàn)
        5.5.2 算法FPGA硬件實(shí)現(xiàn)
        5.5.3 算法仿真
    5.6 本章小結(jié)
第6章 精細(xì)導(dǎo)星系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    6.1 硬件系統(tǒng)組成
    6.2 高速數(shù)據(jù)接口及信號(hào)完整性
    6.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)
    6.4 高速數(shù)據(jù)傳輸接口
    6.5 本章小結(jié)
第7章 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析
    7.1 精細(xì)導(dǎo)星儀原型單機(jī)性能測(cè)試
        7.1.1 精細(xì)導(dǎo)星儀原型單機(jī)幀頻測(cè)試
        7.1.2 圖像傳感器噪聲測(cè)試
    7.2 靜態(tài)星斑質(zhì)心定位精度測(cè)試
        7.2.1 近似真實(shí)星光模擬
        7.2.2 噪聲對(duì)質(zhì)心定位精度的影響
        7.2.3 系統(tǒng)誤差校正
        7.2.4 靜態(tài)質(zhì)心定位精度測(cè)量
    7.3 動(dòng)態(tài)星斑質(zhì)心定位精度
        7.3.1 動(dòng)態(tài)精度測(cè)量原理
        7.3.2 動(dòng)態(tài)精度測(cè)量實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
    7.4 雜光干擾實(shí)驗(yàn)
    7.5 多星點(diǎn)成像實(shí)驗(yàn)
    7.6 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)與展望
    8.1 總結(jié)
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄一
附錄二
致謝
作者簡(jiǎn)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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[3]電子穩(wěn)像算法和視覺(jué)跟蹤算法研究[D]. 邱家濤.西安電子科技大學(xué) 2013
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碩士論文
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[3]基于星敏感器的星圖模擬及識(shí)別算法研究[D]. 李猛.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[4]大視場(chǎng)內(nèi)多靶板位姿單目視覺(jué)跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的仿真研究[D]. 翁璇.南京航空航天大學(xué) 2014
[5]適用于皮納衛(wèi)星的微型星敏感器設(shè)計(jì)與測(cè)試[D]. 王萌萌.浙江大學(xué) 2014
[6]高通手機(jī)平臺(tái)下的圖像去噪處理[D]. 孫洪亮.西安電子科技大學(xué) 2013
[7]輕小型高動(dòng)態(tài)星敏感器技術(shù)研究[D]. 鄭循江.上海交通大學(xué) 2012
[8]基于相關(guān)原理的信號(hào)檢測(cè)方法及其應(yīng)用研究[D]. 陸秋平.浙江大學(xué) 2011
[9]光電檢測(cè)電路的噪聲分析與處理[D]. 韓勇.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[10]基于背景預(yù)測(cè)的紅外小目標(biāo)檢測(cè)算法研究[D]. 徐茵.西安電子科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3205288