留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

星敏感器杂散光抑制方法及仿真分析

李洋 廖志波 穆生博 张庭成

李洋, 廖志波, 穆生博, 等 . 星敏感器杂散光抑制方法及仿真分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(12): 2620-2624. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0793
引用本文: 李洋, 廖志波, 穆生博, 等 . 星敏感器杂散光抑制方法及仿真分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(12): 2620-2624. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0793
LI Yang, LIAO Zhibo, MU Shengbo, et al. Stray light suppressing technique and simulation for star sensor[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(12): 2620-2624. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0793(in Chinese)
Citation: LI Yang, LIAO Zhibo, MU Shengbo, et al. Stray light suppressing technique and simulation for star sensor[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(12): 2620-2624. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0793(in Chinese)

星敏感器杂散光抑制方法及仿真分析

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0793
基金项目: 

总装预研基金 9140A21010114HT05063

详细信息
    通讯作者:

    李洋, 女, 硕士, 工程师。主要研究方向:杂散光抑制设计与分析工作。Tel.:010-68114646, E-mail:lyshelly@sina.cn

  • 中图分类号: V414.19

Stray light suppressing technique and simulation for star sensor

Funds: 

Assembly Advance Research Foundation Project 9140A21010114HT05063

More Information
  • 摘要:

    星敏感器的探测目标是深黑空间中的恒星,属于暗目标探测系统,对杂散光的干扰非常敏感,因此,星敏感器杂散光抑制能力是其观测能力的重要影响因素。以点源透过率(PST)为评价指标,计算观测目标7.5等星时星敏感器需要达到的杂散光抑制指标,并以此为基础,提出一种有效的杂散光抑制方法,包括外遮光罩设计、消杂散光光阑设计,以及内部机械结构的关键表面的消杂散光处理。采用Lighttools软件对设计结果进行仿真,设计与分析结果表明,该杂散光抑制方法能够有效抑制星敏感器的杂散光,实现观测7.5等星的目标。

     

  • 图 1  外遮光罩设计原理

    Figure 1.  Design principles of baffle

    图 2  外遮光罩计算模型

    Figure 2.  Calculation model of baffle

    图 3  外遮光罩结构

    Figure 3.  Structure of baffle

    图 4  消杂散光光阑

    Figure 4.  Stray light elimination stop

    表  1  外遮光罩设计指标要求

    Table  1.   Design index requirements of baffle

    指标 ψ/(°) θ/(°) d/mm PST
    数值 35 ±9.3 50 8.76×10-9
    下载: 导出CSV

    表  2  外遮光罩设计结果

    Table  2.   Design results of baffle

    参数 长度/mm 最大口径/mm
    数值 260 150
    下载: 导出CSV

    表  3  4种结构PST计算结果

    Table  3.   PST calculation results of four structures

    结构 PST
    35° 40° 45° 50° 55° 60° 65° 70°
    9.95×10-8 9.67×10-8 8.88×10-8 8.26×10-8 8.03×10-8 7.49×10-8 7.21×10-8 6.34×10-8
    1.16×10-8 2.65×10-8 2.69×10-8 2.60×10-8 2.53×10-8 2.46×10-8 2.01×10-8 6.26×10-9
    8.57×10-9 8.20×10-9 7.63×10-9 6.85×10-9 6.64×10-9 6.42×10-9 5.34×10-9 1.25×10-9
    7.69×10-9 7.44×10-9 6.82×10-9 6.51×10-9 5.76×10-9 6.03×10-9 5.11×10-9 1.07×10-9
    下载: 导出CSV
  • [1] 姚亚萍.天文知识[M].苏州:苏州大学出版社, 1999:21-28.

    YAO Y P.Astronomy[M].Suzhou:Suzhou University Press, 1999:21-28(in Chinese).
    [2] 廖志波, 伏瑞敏, 宗肖颖.星敏感器反射式遮光罩设计[J].红外与激光工程, 2011, 40(1):66-69. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201101017.htm

    LIAO Z B, FU R M, ZONG X Y.Design of specular baffle of star sensor[J].Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(1):66-69(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201101017.htm
    [3] KAWANO H, SHIMOJI H, YOSHIKAWA S, et al.Suppression of sun interference in the star sensor baffling stray light by total internal reflection[C]//Optical Systems Design 2005, 2005:59621R-1-59621R-10.
    [4] 何灵娜, 崔维鑫, 裴云天.CMOS星敏感器光学系统的设计[J].光学技术, 2007, 33(增刊):195-198. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJS2007S1077.htm

    HE L N, CUI W X, PEI Y T.Optical design of CMOS star sensor[J].Optical Technique, 2007, 33(S1):195-198(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJS2007S1077.htm
    [5] 廖志波, 伏瑞敏, 宗肖颖.星敏感器遮光罩的优化设计[J].中国激光, 2010, 37(4):987-990. doi: 10.3788/CJL

    LIAO Z B, FU R M, ZONG X Y.Optimal design of baffle of star sensor[J].Chinese Journal of Laser, 2010, 37(4):987-990(in Chinese). doi: 10.3788/CJL
    [6] 张春明, 解永春, 王立, 等.地球反照对星敏感器的影响分析[J].激光与红外, 2012, 42(9):1011-1015. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JGHW201209012.htm

    ZHANG C M, XIE Y C, WANG L, et al.Analysis of influence of earth albedo on star tracker[J].Laser & Infrared, 2012, 42(9):1011-1015(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JGHW201209012.htm
    [7] 陈世平.景物和成像条件对遥感图像品质的影响[J].航天返回与遥感, 2010, 31(1):1-7. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HFYG201001001.htm

    CHEN S P.The effects on romote sensing image quality from scenes and imaging condition[J].Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2010, 31(1):1-7(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HFYG201001001.htm
    [8] 张新宇, 郝云彩.星敏感器星点能量分布数学模型及其对精度的影响分析[J].空间控制技术与应用, 2013, 39(3):14-18. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KJKZ201303002.htm

    ZHANG X Y, HAO Y C.Analysis of the star image energy distribution mathematical model and its effect on the accuracy for a star tracker[J].Aerospace Control and Application, 2013, 39(3):14-18(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KJKZ201303002.htm
    [9] 陈博洋, 李欣耀, 郭强, 等.FY-2E卫星杂散光评价与分析[J].红外技术, 2010, 32(11):636-644. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWJS201011006.htm

    CHEN B Y, LI X Y, GUO Q, et al.Estimate and analysis for stray light of FY-2E satellite[J].Infrared Technology, 2010, 32(11):636-644(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWJS201011006.htm
    [10] 李芸, 相里斌, 李立波.一种新型空间相机遮光罩的设计与仿真[J].光电工程, 2010, 37(7):41-44. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDGC201007011.htm

    LI Y, XIANG L B, LI L B.Design and simulation of the baffle of a new type space camera[J].Opto-Electronic Engineering, 2010, 37(7):41-44(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDGC201007011.htm
    [11] 卢卫, 李展, 张建荣, 等.星敏感器中遮光罩设计及结果模拟[J].光电工程, 2001, 28(3):12-15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDGC200103003.htm

    LU W, LI Z, ZHANG J R, et al.Design of lens hood for star sensor and result simulation[J].Opto-Electronic Engineering, 2001, 28(3):12-15(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDGC200103003.htm
    [12] KAWANO H, SATO Y, MITANI K, et al.New light shielding technique for shortening the baffle length of a star sensor[C]//Conference on Current Developments in Lens Design and Optical Engineering Ⅲ.Bellingham, WA:SPIE, 2002, 4767:62-69.
    [13] PETERS P J.Aperture shaping-A technique for the control of the spatial distribution of diffracted energy[C]//Conference on Stray Light Problems in Optical Systems.Bellingham, WA:SPIE, 1977, 107:63-70.
    [14] 赵阳.新型反射式星敏感器光学系统设计[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2007:48-56.

    ZHAO Y.New type reflective optical system design for a star sensor[D].Harbin:Harbin Institute of Technology, 2007:48-56(in Chinese).
    [15] 吴厚翠.我国星船消杂光功能应用表面处理概况[C]//北京电镀行业清洁生产研讨会, 2002:144-146.

    WU H C.Development of surface treatment for eliminating parasitic light in satellite manufacturing industry[C]//Beijing Electroplating Industry Clean Production Workshop, 2002:144-146(in Chinese).
  • 加载中
图(4) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  1138
  • HTML全文浏览量:  164
  • PDF下载量:  654
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-02
  • 录用日期:  2016-03-04
  • 网络出版日期:  2017-12-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答