CCD星跟踪器

自七十年代以来,CCD星跟踪器在各种航天飞行器上得到越来越广泛的应用。本文叙述了XG-1型CCD星跟踪器的设计思想,系统结构和工作原理。整个系统的工作由单片微计算机控制;由于采用了内插细分的矩心算法,XG-1CCD星跟踪器达到了亚象元精度。实验结果说明,在视场角为2°×2°时,测量精度优于2角秒。系统具有多星跟踪的功能,可以稳定跟踪+6.4等恒星。     

CCD星跟踪器

自七十年代以来，CCD星跟踪器在各种航天飞行器上得到越来越广泛的应用。本文叙述了XG-1型CCD星跟踪器的设计思想，系统结构和工作原理。整个系统的工作由单片微计算机控制；由于采用了内插细分的矩心算法，XG-1 CCD星跟踪器达到了亚象元精度。实验结果说明，在视场角为2°×2°时，测量精度优于2角秒。系统具有多星跟踪的功能，可以稳定跟踪 6.4等恒星。     

宽光谱大相对孔径CCD星敏感器光学系统设计

星敏感器是目前航天器用于确定姿态的最先进的空间姿态敏感器之一。文中针对星敏感器的特点,设计了一种星敏感器光学系统。该光学系统焦距为52.5mm,F数为1.5,视场角为12。,光谱范围为480～850nm,选取复杂化的双高斯光学结构形式及选用特殊的玻璃配对。设计的光学系统在宽谱段范围内获得了较好的成像质量,在13.4μm直径范围内能量包围达到85%,在0.85视场内各色光相对主色光的倍率色差在爱里斑直径范围内,全视场畸变小于1%,能获得准确位置坐标的恒星图片,符合星敏感相机使用要求。     

CCD相关跟踪器系统的研制

描述了 CCD相关跟踪器系统的基本结构和数学基础 ,给出了系统设计要点、工作流程及其应用成果。对图像相关处理技术及系统相关处理单元进行了较为详尽的分析。     

用CCD测量光学系统OTF的研究

线性光学系统的传递函数(OTF)可由线扩散函数的傅立叶变换求出。电荷耦合器件(CCD)具有自动采样和自动扫描的特点,用它作为光电转换器件,可方便精确地测量OTF。我们研制成一套系统,它由CCD 及其驱动器、视频放大、采样一保持、A/D 转换和微机等组成。文中给出了系统组成和实测结果。测量调制传递函数(MTF)的精度为3%,重复性为1%。该系统能在2分钟内测出物镜的10种空间频率的MTF 值。它还适用于不同对象的测量。     

多线阵CCD位姿测量光学系统

针对悬浮试验场内飞行物体的高精度姿态测量,提出了采用面阵CCD辅助识别的多线阵CCD姿态测量系统。设计了采用柱面镜组构成的线阵CCD专用成像镜头。在被测飞行物体上安装3个红色发光二极管(LED)光点作为合作目标,2个面阵CCD和3个线阵CCD同时对光点成像,通过测量光点空间位置坐标,计算出飞行物体的姿态高度。线阵CCD光学镜头选用(635±15)nm的红光作为工作标段,设计的全视场角为19°,焦距为90.04mm。系统采用7片柱面镜和1片红色滤光片组成像方远心光路,从而有效消除像差,实现大景深测试。测试结果表明:设计的镜头畸变优于0.05%,景深可达1.5m,可配合线阵CCD实现高精度测试。     

电子倍增CCD星相机的设计

针对导航领域对星相机的性能要求,通过在星相机中应用新型的电子倍增CCD(EMCCD),设计一种探测能力强、数据更新快的成像系统。说明了EMCCD工作原理,分析了EMCCD信噪比,介绍了基于TC285电子倍增CCD的星相机的设计方案,给出了CCD驱动电路、视频信号处理电路以及时序控制器的设计。用模拟拍星实验和实际拍星实验验证了所设计的相机的性能,同时对相机的应用进行了初步分析。通过分析实验图像的信噪比说明了设计的星相机具备在积分时间8ms以内探测6等星的能力,且其图像数据更新频率可达10frame/s,满足用短积分时间进行快速星光成像的要求。     

高信噪比星载CCD成像电路系统

为获得高信噪比的航天遥感图像,针对CCD成像系统链路分析了影响图像信噪比的主要因素。结合CCD成像系统的响应模型,明确了系统信噪比的表达式,并摆脱了具体CCD型号的束缚,提出了一种\"总-分-总\"的高信噪比成像电路系统通用设计方法。描述了系统从顶层总体设计、底层各电路模块设计以及全系统联试的完整研制方法。将该方法应用于吉林一号卫星高分辨率多光谱CCD成像电路系统的设计中,并对成像系统进行了辐射定标试验,获得了高信噪比的图像数据。结果显示:在灰度为80%饱和输出时,获得的全色图像信噪比达到了53.9dB,多光谱图像的最高信噪比达到了56.3dB,且图像数据经融合后色彩真实、绚丽。本文的CCD成像电路系统设计方法能够为其他航天遥感载荷的电路系统设计提供参考。     

Lyot星冕仪光学系统及杂散光抑制

木卫一等离子体环是木星磁层中密度最大、研究最广泛的区域。为满足木卫一等离子体环的观测需求,设计了一种用于行星大气光谱望远镜（Planetary Atmospheric Spectral telescope,PAST）的Lyot星冕仪。根据木星的辐射特性与PAST参数确定仪器参数,给出Lyot星冕仪的初始结构并进行优化;分析了Lyot星冕仪的成像性能,系统在37 lp/mm的MTF>0.6,满足成像质量要求;确定系统杂散光成因,利用物像共轭关系设计相应的杂散光抑制结构,在千级超净间对Lyot星冕仪进行杂散光抑制水平检测。实验结果表明：系统主要杂散光得到了有效抑制,系统的杂散光抑制水平在2.5Rj处为10-5量级,满足地基观测木卫一等离子体环要求。