【摘 要】
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星敏感器是一类为在轨航天飞行器提供姿态参数的测量装置,是航天飞行器稳定运行的基本保障。星敏感器空中标定实施困难且价格昂贵,在实验室进行星敏感器测试与标定至关重要,星光模拟器是星敏感器地面标定的重要仪器。随着星敏感器的不断发展,亟需大视场高分辨率高动态的星光模拟技术,视场的增大使星点数目剧增,导致星图刷新率难以满足大视场高精度高角速度星敏感器的测试标定需求。本文为实现大视场高分辨率的星图模拟,选用了
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星敏感器是一类为在轨航天飞行器提供姿态参数的测量装置,是航天飞行器稳定运行的基本保障。星敏感器空中标定实施困难且价格昂贵,在实验室进行星敏感器测试与标定至关重要,星光模拟器是星敏感器地面标定的重要仪器。随着星敏感器的不断发展,亟需大视场高分辨率高动态的星光模拟技术,视场的增大使星点数目剧增,导致星图刷新率难以满足大视场高精度高角速度星敏感器的测试标定需求。本文为实现大视场高分辨率的星图模拟,选用了具有高刷新率高分辨率的DMD作为星图显示器件,确定了基于DMD拼接的星光模拟总体技术方案及主要技术指标。以提高大视场星光模拟器的动态性能为目标,针对星图刷新率低的问题,提出了一种基于20°×20°大视场外切圆划分天球的高动态星图显示算法,即使用比视场略大的圆形区域把星表划分为144个子区,通过输入视轴坐标锁定所需检测子区及其个数,基于姿态信息提取子区内位于视场中的导航星,从而提高星图刷新率。实验表明,采用此星图显示算法载入15941颗导航星的SAO星表,星图刷新率可达106Hz,高于技术指标要求,满足了高动态星敏感器的地面测试要求。设计了基于DMD拼接的大视场高分辨率的星光模拟器光学系统,采用Zemax软件优化设计了一种高成像质量、小畸变、大视场的准直光学系统,设计结果表明:系统相对畸变≤0.03%,MTF曲线在67lp/mm处优于0.5,准直光学系统成像质量良好。最后,通过本文星图显示算法测试软件多次生成星图,并与商用星图软件所生成的星图和星点坐标对比,星点坐标精确到小数点后两位完全一致,验证了算法的准确性。为了验证DMD传输速率使用相关测试软件,计算了星图从总控计算机发送到DMD显示所需的平均时间,满足了指标要求,同时使用CCD相机对DMD显示的图片进行同步采集,验证了实验结果的可靠性。
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