机载小型化星敏感器遮光罩设计.pdf

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1、2014年第33卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)65机载小型化星敏感器遮光罩设计胡晓东，胡强，雷兴，魏青，刘元正，王继良(中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所。陕西西安710065)摘要：针对机载小型化星敏感器的消杂光系统进行了研究。以点源透射比(PST)为标准，根据机载小型化星敏感器成像系统自身的特性与遮光罩设计原则，在尽量不增加系统长度的前提下，对消杂光结构进行了设计。利用Matlab计算出遮光罩的尺寸，确定挡光环的位置，结合CAD作图软件进行建模，并使用光学软件TracePro对遮光罩的消杂光效果进行了仿真和分

2、析，在太阳规避角30。时的点源透射比达到了5．536×10。，达到系统要求的性能指标。设计的遮光罩能够成功地抑制杂散光，可以满足机载小型化星敏感器的使用要求。关键词：星敏感器；杂散光；遮光罩；挡光环；点源透射比中图分类号：0439文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)06-0065-04DesignofbafleofairborneminiaturestarsensorHUXiao—dong，HUQiang，LEIXing，WEIQing，LIUYuan—zheng，WANGJi—ling(FlightAutomaticControlResearchInstituteof

3、AVIC，Xi’an710065，China)Abstract：Aimingatstraylightsuppressionsystemofairborneminiaturestarsensor，studyiscarriedout．Usingpointsourcetransmittance(PST)asstandard，accordingtospecialtyofairborneminiaturestarsensorimagingsystemandbaffledesignprinciples，underthepremiseoftryingnottoincreasesystemlength，

4、straylightsuppressionmechanismisdesigned．ThebafflesizeandvanepositionarecalculatedbyMatlabprogramandmodelisbuiltbyCADsoftware．ThemechanismisthenemulatedinTracePro．Theresultdemonstratesthatthepointsourcetransmittanceis5．536×10．whenthesunavoidangleis30。．Itisprovedthatthedesignedbafflecansuccessfull

5、ysuppressstraylightandmeetrequirementsofairborneminiaturestarsensor．Keywords：starsensor；straylight；baffle；vane；pointsourcetransmittance(PST)0引言明：当离轴角度大于太阳规避角时，点源透射比值达到星敏感器是机载天文导航系统中的重要部件，它是通10“量级，满足实际工程需要。过实时拍摄星图，再进行星图识别和姿态解算实现对载体1遮光罩设计实例的导航。星敏感器探测的目标信号通常十分微弱，白天工以某机载星敏感器系统的R—C型折反式光学系统为作时，背景光的辐射强度

6、远远大于信号本身的强度，给准确例，该结构示意图如图l所示，主、次镜曲率半径分别为探测目标带来很大困难。由于强杂光的影响，目标很容易R】=-188．346mm，R2=-99．8mm。受到干扰，甚至目标信号被背景光淹没，从而导致目标失真，因此，星敏感器消杂光系统的设计就变得至关重要。消杂光技术是星敏感器的核心技术之～，杂散光消除效果的好坏将直接决定星敏感器系统能否正常工作J。本文根据星敏感器成像系统自身的特性与消杂光设计：⋯63·u7”i,-19．493’基本原则，对机载小型化星敏感器的遮光罩进行了设计，利图1R·C系统结构示意图用Matlab计算出遮光罩的尺寸，确定挡光环的位置，结合Fig

7、1StructurediagramofR-CsystemCAD作图软件对基于该消杂光系统的星敏感器镜头进行根据设计经验，一般要求系统的在规避角的点源透射了建模，并使用杂光分析软件TracePro对遮光罩的消杂光比(pointsourcetransmittance，PST)达到10。量级才能满效果进行了仿真和分析，给出了点源透过率曲线。结果表足工程需要。对于传统R-C系统}肖杂光机构而言，要达到收稿日期：2013一u一13基金项目：航