星敏感器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及雜散光抑制技術(shù)的研究.pdf

1、星敏感器是目前航天器姿態(tài)控制的重要部件，其高精度的定位優(yōu)勢(shì)在航天控制方面有極大的發(fā)展前景。光學(xué)系統(tǒng)作為星敏感器的重要組成部分，越來(lái)越趨向于大口徑、大視場(chǎng)、高精度、寬光譜的方向發(fā)展。星敏感器工作在真空狀態(tài)的宇宙空間環(huán)境中，探測(cè)的目標(biāo)是微弱的恒星小目標(biāo)，故而雜散光對(duì)星敏感器目標(biāo)提取的影響至關(guān)重要，因此需要對(duì)星敏感器進(jìn)行雜散光抑制，從而保證姿態(tài)控制的準(zhǔn)確性。本文正是基于以上兩個(gè)方面開(kāi)展研究工作的。
　　首先，介紹了國(guó)內(nèi)外星敏感器和雜散光

2、研究的發(fā)展，星敏感器的工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，以及雜散光的分析方法、分析步驟和抑制方法等。
　　然后，由于星敏感器光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)的目標(biāo)恒星能量很弱，選擇了一款CMOS探測(cè)芯片，該芯片具有像素多、像元尺寸小等特點(diǎn)，更易實(shí)現(xiàn)高分辨率及高測(cè)量精度，并由芯片參數(shù)推出光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)折射式、反射式、折反式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)折射式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與其它兩種結(jié)構(gòu)相比具有容易實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、無(wú)中心遮攔、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，故而最終選擇了折射式

3、光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)全內(nèi)反射(TIR)原理，討論了透鏡性質(zhì)（如形狀、材料）對(duì)入射光線的影響，推導(dǎo)了近半球透鏡底面在發(fā)生全反射時(shí)，近半球透鏡的厚度、半徑及入射光角度的關(guān)系式，并根據(jù)此關(guān)系式設(shè)計(jì)了第一塊透鏡為近半球形的星敏感器光學(xué)系統(tǒng)，達(dá)到了利用光學(xué)系統(tǒng)自身抑制部分雜散光的目的，本文設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)具有視場(chǎng)大、光譜范圍寬、倍率色差小等特點(diǎn)。
　　最后，根據(jù)雜散光在進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)前的二次反射原則，推導(dǎo)了遮光罩長(zhǎng)度與雜散光