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《星敏感器遮光罩的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2002年第3期导弹与航天运载技术No.32002总第257期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.257星敏感器遮光罩的优化设计a卢 卫 李 展(中国科学院光电技术研究所,成都,610209)摘要 在CCD星敏感器中,CCD像面的背景噪声严重地影响了星点提取的准确性,要降低背景噪声就必须对杂光进行有效地消除,所以CCD星敏感器中的遮光罩起着重要的作用。针对这一问题,对遮光罩的设计作了进一步的分析和研究。关键词 姿态传感器,背景噪声,遮光罩。OptimumDesigningofBaffleofCCD-starSensorLuWeiLi
2、Zhan(TheInstituteofOpticsandElectronicsChineseAcademyofSciences,Chengdu,610209)AbstractWiththegradualdevelopmentofCCD2starsensor,exactlyextractingstarpointhasbeenbecomingmoreandmoreimportant.ThebackgroundnoiseofCCDwillaffecttheex2tractingaccuracyseriously.Thebaffledesignedbeforeco
3、uldn′tsatisfyhighprecisionrequirementofCCD2starsensornow,soakindofoptimumdesigningmethodofthebaffleisexpoundedinthisarticle.KeyWordsAttitudesensor,Backgroundnoise,Baffle.1 引 言CCD星敏感器是以恒星作为基准测量的姿态这种噪声的关键之一。以往设计的遮光罩尺寸往往敏感器,光学系统将恒星成像于CCD光敏面上,并都较大,并且消光效果不是特别理想,针对这一问由CCD实现光电转换,输出电信号经后续
4、电路处理题,设计出一种小型化,效果好的遮光罩已势在必并输入计算机,由计算机求出各个恒星在敏感器本行,这就要求改变以前的设计方案,重新探讨出一种体坐标系下的坐标,再与内存导航星表匹配,完成对合理的设计思路。视场内恒星的识别,进而确定当前时刻的敏感器指向。但是由于杂散光(地气光,太阳光)的进入,使得2 遮光罩设计旧方案CCD的背景噪声提高,从而影响了对星点提取的准以往设计遮光罩主要是以遮挡叶来对杂散光进确性。随着航天技术的不断发展,对星敏感器的精度行吸收消除,如图1所示。在遮光筒内设计一系列的和准确性要求都越来越高,降低CCD光敏面的背景遮挡叶,进入遮光罩的的
5、杂散光线在这些遮挡叶之噪声就变得越来越重要。遮光罩设计的好坏是降低间来回反射而被吸收(详见文献[1])。但是由于这种a收稿日期:2001210223卢卫:男,25岁,硕士研究生,主要从事星敏感器的杂光分析研究、遮光罩的设计及结果模拟 导弹与航天运载技术 482002年图1 遮光罩旧方案示意图设计的遮挡叶数目较多,光线的散射方向都是不确图2 遮光罩结构示意图定的,从图中可看出遮挡叶和遮光筒的内壁都会使得散射光线直接到达出射方像面,以致消光效果变得到下面的一系列方程或不等式:得不是很理想。
6、且由这种方案设计出的遮光罩尺寸1D+d<(X1+X2)tanH(1)2都较大,可见,旧的方案已不能跟上小型化星敏感器(Y2-Y1)öX2=tanA(2)发展的步伐。 为了使入射光线不能直接照射到二级消光部分,必须使X1>a,A点为最边缘入射光线照射到3 遮光罩设计新方案一级消光部分锥面上的点,可得:从旧方案中可看出光线的散射问题是影响遮光罩效果好坏的重要因素,所以在新的设计中应尽可b=atanH(3)能使光线无法散射到像面上。根据这一思想,把遮光atanB=D-b(4)罩的一级消光部分设计为反射面,二级消光部分设 由式(3),(4)可得:计为吸收面。这
7、样设计的目的是使光线在一级消光a=Dö(tanH+tanB)(5)部分大部分就被反射出去,散射进入的光线在二级所以,消光部分被吸收,最后到达像面上的光线就非常少了。可见设计对一级消光部分的要求非常高,要具有X1>Dö(tanH+tanB)(6)高反射率、低散射率,遮光罩内部也不再是遮挡叶,从图2还可得:而是一组开口指向入射方向的锥面,如图2所示。光Y1=X1tanH线以B角入射,一级消光部分的锥面倾角为H。由图1可得:Y2=D-d(7)2C=360°-[(180°-2H)+90°+(90°-H-B)]=3H+B 当已知入射光角度B,通光孔径d和视场角A要
8、使光线在一级消光部分被反射出去,就必须使C时,就可设计出一个较好遮
