大视场宽谱段星敏感器光学系统设计

郭彦池; 徐熙平; 乔杨; 米士隆; 杜玉楠

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

大视场宽谱段星敏感器光学系统设计

郭彦池, 徐熙平, 乔杨, 米士隆, 杜玉楠

文章导航 > 红外与激光工程 > 2014 > 43(12): 3969-3972

郭彦池, 徐熙平, 乔杨, 米士隆, 杜玉楠. 大视场宽谱段星敏感器光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3969-3972.

引用本文:

郭彦池, 徐熙平, 乔杨, 米士隆, 杜玉楠. 大视场宽谱段星敏感器光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3969-3972.

Guo Yanchi, Xu Xiping, Qiao Yang, Mi Shilong, Du Yunan. Optical system design of star sensor with wide field of view and wide spectra range[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(12): 3969-3972.

Citation:

Guo Yanchi, Xu Xiping, Qiao Yang, Mi Shilong, Du Yunan. Optical system design of star sensor with wide field of view and wide spectra range[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(12): 3969-3972.

大视场宽谱段星敏感器光学系统设计

1.
长春理工大学光电工程学院,吉林长春130022

详细信息

作者简介:
郭彦池(1988-),女,硕士生,主要从事光学设计方面的研究。Email:grace_gyc@163.com

通讯作者: 徐熙平(1969-),男,教授,博士,主要从事光电检测技术及仪器方面的教学和科研工作。Email:xxp@cust.edu.cn

中图分类号: O439

Optical system design of star sensor with wide field of view and wide spectra range

1.
School of Optoelectronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

摘要: 星敏感器是一种姿态测量系统,用于测量飞行器的实时姿态。该系统是一种基于CCD 探测器的适用于星敏感器的光学系统。通过相关参数的计算,利用ZEMAX 平台实现了具有良好成像质量的光学系统结构设计。该系统焦距为50 mm,F 数为1.8,具有较大的视场角：2=23,光谱范围较宽：500~850 nm,中心波长为680 nm。捕获三颗导航星的概率达100%。满足星敏感器对弥散斑、能量集中度和畸变等特殊要求。倍率色差得到了很好的校正,仅为0.087 m。系统仅使用6 片球面透镜,结构简单紧凑,易于加工制造。
- 星敏感器 /
- 光学设计 /
- CCD
Abstract: Star sensor is a kind of attitude measurement system, which is used to measure the real-time posture of the aircraft. A new kind of optical system of star sensor based on CCD was designed. And the calculation of relevant parameters was carried out. This kind of optical system with wide field of view, wide spectra range and good imaging quality was realized in ZEMAX software. This optical system has an effective focal length of 50 mm, an F-number of 1.8, a field of view of 23 degrees, a spectral range of 500-850 nm and a primary wavelength of 680 nm. The capture probability of three navigation stars is up to 100%. The especial requirements of the spot, encircled energy, distortion etc. are all satisfied. Lateral color is corrected greatly. The value is 0.087 m .The system only contains 6 pieces of lens. The structure is not only simple and compact, but also easy to manufacture.
- star sensor /
- optical design /
- CCD

[1]	Ling Tao, Qian Guoqiang. Prediction of navigation stars in the field [J]. Chinese Journal of Space Science, 1999, 19(3): 253-259. (in Chinese)
[2]
[3]
[4]	Lu Xin. Optical design of CCD star sensor [J]. Engineering Cybernetics, 1993(5): 9-17. (in Chinese)
[5]	Huang Xin. Determination for optic system parameters of star sensor[J]. Engineering Cybernetics, 1999, (5): 19-24. (in Chinese)
[6]
[7]	He Lingna. Design and optimization of the optical system of the star sensor based on CMOS APS [J]. Opto-Electronic Engineering, 2007, 34(11): 24-30. (in Chinese)
[8]
[9]	Ronald Waynant, Marwood Ediger. Electro-Optics Handbook[M]. US: Radio Corporation of America, 1974: 86-89.
[10]
[11]	Smith W J. Modern Lens Design [M]. US: McGraw-Hill Professional, 2004: 303-340.
[12]
[13]	Yang Haoming, Wang Lingjie, Weng Zhicheng, et al. Optical system of light star tracker with wide field and large aperture [J]. Optical and Precision Engineering, 2007, 15 (2): 151-154. (in Chinese)
[14]
[15]	Yan Peipei, Fan Xuewu, He Jianwei. Design of hybrid refractive-diffractive star sensor optical system with small Fnumber[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(12): 2458-2464. (in Chinese)

[1]	张前程, 钟胜, 吕劲松, 李显成. 大视场全天时星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220583-1-20220583-9. doi: 10.3788/IRLA20220583
[2]	伍雁雄, 乔健, 王丽萍. 长焦距无热化星敏感器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200061-1-20200061-10. doi: 10.3788/IRLA20200061
[3]	孟祥月, 王洋, 张磊, 付跃刚, 顾志远. 大相对孔径宽光谱星敏感器光学镜头设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 718005-0718005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0718005
[4]	马艳, 夏果, 黄禅, 王国栋, 金施群. 一种简单精确的CCD阵列光谱仪波长定标方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 147-153. doi: 10.3788/IRLA201847.S117002
[5]	李洪波, 胡炳樑, 余璐, 孔亮, 于涛, 高晓惠. 基于类对比度的CCD相关双采样自适应技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 320003-0320003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0320003
[6]	王彦斌, 刘艳芳, 陈前荣, 李华, 周旋风, 任广森, 朱荣臻. CCD光敏面上激光能量的网状分布 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 125-131. doi: 10.3788/IRLA201847.S120005
[7]	程龙, 王栋, 谷松, 高飞, 杨林, 李林. 星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 520001-0520001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
[8]	张尧, 王宏力, 陆敬辉, 何贻洋, 姜伟. 基于粒子群算法的星敏感器光学误差标定方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017002-1017002(8). doi: 10.3788/IRLA201770.1017002
[9]	熊俊, 夏媛, 杨勇, 程学武, 李发泉. 基于CCD图像智能分析的激光主动规避飞行物系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 65-70. doi: 10.3788/IRLA201645.S106005
[10]	陈前荣, 亓凤杰, 王彦斌, 张文攀, 李华. 激光干扰CCD规则亮点分布原理研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106007-1106007(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1106007
[11]	唐君, 李伟, 徐轩彬. 一种星敏感器光学系统标定与引建的新方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1610-1615.
[12]	刘慧, 刘学斌, 陈小来, 孔亮, 刘永征. 基于驱动时序控制CCD曝光时间的设计与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 199-204.
[13]	张宁, 刘宇龙, 吴嘉辉, 徐熙平. 微型光谱仪的CCD 数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 141-147.
[14]	王士绅, 隋修宝, 陈钱, 顾国华. 高速高清CCD自适应相关双采样技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 155-159.
[15]	吴峰, 沈为民, 朱锡芳, 陈宇恒, 许清泉. 通过扩展编程模拟星敏感器光学系统成像方法的研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1561-1567.
[16]	周跃, 闫丰, 章明朝. CCD光电参数测试系统的研制 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3451-3456.
[17]	江帆, 王忠素, 陈立恒, 吴清文, 郭亮. 星敏感器组件的热设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3740-3745.
[18]	邹前进, 陈前荣, 黄振宇, 李华, 黄成功, 亓凤杰, 王彦斌. 激光干扰CCD规律圆形条纹作用机理分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2017-2021.
[19]	孙高飞, 张国玉, 高玉军, 王凌云, 苏拾, 付芸, 王向东. 星敏感器地面标定设备的设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2822-2827.
[20]	任秉文, 金光, 王天聪, 钟兴, 张鹏. 机载全天时星敏感器参数设计及实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1003-1010.

点击查看大图

计量

文章访问数: 317
HTML全文浏览量: 58
PDF下载量: 422
被引次数: 0

大视场宽谱段星敏感器光学系统设计

1. 长春理工大学光电工程学院,吉林长春130022

作者简介:
郭彦池(1988-),女,硕士生,主要从事光学设计方面的研究。Email:grace_gyc@163.com

通讯作者: 徐熙平(1969-),男,教授,博士,主要从事光电检测技术及仪器方面的教学和科研工作。Email:xxp@cust.edu.cn

收稿日期: 2014-04-25
修回日期: 2014-05-27
刊出日期: 2014-12-25

中图分类号: O439

关键词:

星敏感器 /
光学设计 /
CCD

摘要: 星敏感器是一种姿态测量系统,用于测量飞行器的实时姿态。该系统是一种基于CCD 探测器的适用于星敏感器的光学系统。通过相关参数的计算,利用ZEMAX 平台实现了具有良好成像质量的光学系统结构设计。该系统焦距为50 mm,F 数为1.8,具有较大的视场角：2=23,光谱范围较宽：500~850 nm,中心波长为680 nm。捕获三颗导航星的概率达100%。满足星敏感器对弥散斑、能量集中度和畸变等特殊要求。倍率色差得到了很好的校正,仅为0.087 m。系统仅使用6 片球面透镜,结构简单紧凑,易于加工制造。