基于极大似然估计的TMT三镜轴系装调

安其昌; 张景旭; 孙敬伟

基于极大似然估计的TMT三镜轴系装调

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;
2.
中国科学院大学,北京 100049

基金项目:

中科院三期重大科研专项

详细信息

作者简介:
安其昌（1988-），男，硕士生，主要从事空间机构学方面的研究。Email：anjj@mail.ustc.edu.cn；张景旭（1965-），男，研究员，博士生导师，主要从事大型光电经纬仪结构设计方面的研究。Email：zhangjx@ciomp.ac.cn

安其昌（1988-），男，硕士生，主要从事空间机构学方面的研究。Email：anjj@mail.ustc.edu.cn；张景旭（1965-），男，研究员，博士生导师，主要从事大型光电经纬仪结构设计方面的研究。Email：zhangjx@ciomp.ac.cn

中图分类号: HT751

TMT third-mirror shafting system alignment based on maximum likelihood estimation

1.
Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: 为了完成TMT三镜轴系的检测与装调，引入了极大似然估计来完成TMT三镜轴系装调。首先提出利用两过定点的相交拟合平面辨识一条空间直线；之后考虑到测量数据噪声类型的不确定性，提出使用极大似然估计对三镜机械轴位置参数进行辨识，并在MATLAB产生的一组带有高斯白噪声的训练集上对两个拟合平面所过定点位置进行优化，拟合轴线与理想轴线的夹角由优化前的6.29降低为优化后的5.24，优化量为17%；然后选定Vantage激光跟踪仪作为TMT大型轴系的检验工具，利用之前的优化方案，得出在该方法下TMT三镜轴系的定位残差为2.9，小于TMT招标方提出的指标4。文中将极大似然线性拟合用于TMT三镜轴系装调，提出了一种实时性强、适用范围广的方法，对于其他大口径光学系统轴系的检测与调节也有很大的借鉴意义。
- TMT /
- 大型轴系装调 /
- 系统辨识 /
- 激光跟踪仪 /
- 极大似然估计
Abstract: In order to complete the testing and alignment of TMT third mirror shafting, the maximum likelihood estimation was introduced. Firstly, two intersecting planes were used to identify a space line. Then, considering the noise of the measured data, maximum likelihood estimation was made use of to estimate TMT third mirror shafting parameters. And in MATLAB, which produced a training set with Gaussian white noise, the angle of collection axis and ideal axis from 6.29 to the optimized 5.24 was reduced, with optimization of 17%. Lastly, Vantage Laser Tracker was made the testing tool for TMT large shafting. Using optimization before, the TMT third mirror shafting residuals error was drawn to 2.9, which was less than the TMT indicator of 4. This paper will do good to TMT third mirror shafting alignment, and raise a real-time method to other large diameter optical system shafting alignment.
- TMT /
- large shafting alignment /
- system identification /
- laser tracker /
- maximum likelihood estimation

[1]	Dan Blanco, Myung Cho, Larry Daggert, et al. Control and support of 4-meter class secondary and tertiary mirrors for the thirty meter telescope[C]//SPIE, 2006, 6273: 62731A.
[2]
[3]	TMT Group. Design requirements document for tertiary mirror system (M3S)[Z]. TMT.OPT.DRD.07.006.REL29. 2012.
[4]
[5]
[6]	Goodwin G C, Payne R L. Dynamic System Identification-Experiment Design and Data Analysis[M]. New York:Academic Press, 1977: 999-1000.
[7]	Bely P Y. The Design and Construction of Large Optical Telescopes[M]. Berlin: Springer-Verlag, 2003: 505-507.
[8]
[9]	Zhao H C. Design and optimization of stewart platfrom in TMT tertiay mirror sytem[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(12): 3336-3341. (in Chinese)赵宏超. TMT三镜系统中的STEWART 平台优化设计[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(12): 3336-3341.
[10]
[11]	Wang H. Azimuth shafting bearing structure in a large Alt-azimuth telescope[J]. Opt Precision Engineering, 2012, 20(7): 1509-1516. (in Chinese)王槐. 大型地平式望远镜的方位轴系支撑结构[J]. 光学精密工程, 2012, 20(7): 1509-1516.
[12]
[13]
[14]	Wu Xiaoxia. Calibration of thermal distortion for large aperture SiC lightweight mirror[J]. Opt Precision Engineering, 2012, 20(6): 1243-1249. (in Chinese)吴小霞. 大口径 SiC轻量化主镜热变形得定标[J]. 光学精密工程, 2012, 20(6): 1243-1249.
[15]
[16]	Cheng J Q. Principles of Astronomical Telescope Design[M]. Beijing: China Science Technology Press, 2003: 330-335. (in Chinese)程景全. 天文望远镜原理和设计[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2003: 330-335.
[17]	Xu L, Zhao J K, Xue X. Detectability of lunar-based optical telescope on ground[J]. Opt Precision Engineering, 2012, 20(5): 972-978. (in Chinese)徐亮, 赵建科, 薛勋.月基望远镜探测能力得地面标定[J]. 光学精密工程, 2012, 20(5): 972-978.
[18]
[19]	Sun J W. Alignment technique for the large-aperture telescope based on astigmatism[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(2): 427-435. (in Chinese)孙敬伟. 利用像散分析实现得大口径望远镜装调技术[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(2):427-435.
[20]
[21]	Zhang Yuan. Design and finite element analysis of 510 mm SiC ultra-lightweight mirror[J]. Opt Precision Engineering, 2012, 20(8): 1718-1724. (in Chinese)张媛. 510 mm SiC超轻量化反射镜的设计与有限元分析[J]. 光学精密工程, 2012, 20(8): 1718-1724.
[22]
[23]	Zhang L M, Zhang B, Yang F, et al. Design and test of force actuator in active optical system[J]. Opt Precision Engineering, 2012, 20(1): 38-44. (in Chinese)张丽敏, 张斌, 杨飞, 等.主动光学系统力促动器得设计和测试[J]. 光学精密工程, 2012, 20(1): 38-44.

[1]	齐志军, 朱东辉, 罗涛, 苗学策, 何晓业. 无需公共点的高精度激光跟踪仪自标定方法 . 红外与激光工程, 2024, 53(2): 20230607-1-20230607-8. doi: 10.3788/IRLA20230607
[2]	平少栋, 傅云霞, 张丰, 任瑜, 孔明. 镜面反射式激光跟踪干涉测长的测量方法研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210624-1-20210624-7. doi: 10.3788/IRLA20210624
[3]	王博, 董登峰, 高兴华, 周维虎. 基于主动红外视觉探测的激光跟踪仪目标跟踪恢复方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200254-1-20200254-9. doi: 10.3788/IRLA20200254
[4]	方连伟, 史守峡, 蒋志勇. 柔性支撑快速反射镜伺服机构的参数辨识 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200303-1-20200303-11. doi: 10.3788/IRLA20200303
[5]	葛鹏, 郭静菁, 陈丛, 尚震, 樊彦恩, 盛磊. 基于盖革APD阵列的光子计数三维成像 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0305007-0305007-8. doi: 10.3788/IRLA202049.0305007
[6]	孙浩添, 杜福嘉, 张志永. 基于模型预测控制的大口径快摆镜随动系统 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0214001-0214001. doi: 10.3788/IRLA202049.0214001
[7]	何俊, 张福民, 张画迪, 曲兴华. 基于球心拟合的多边激光跟踪系统自标定方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190438-1-20190438-7. doi: 10.3788/IRLA20190438
[8]	杨振, 沈越, 邓勇, 李丛. 基于激光跟踪仪的快速镜面准直与姿态测量方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1017001-1017001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1017001
[9]	夏培培, 邓永停, 王志乾, 李洪文, 王显军. 2 m望远镜消旋K镜转台的模型辨识 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 318001-0318001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0318001
[10]	安其昌, 张景旭, 杨飞, 孙敬伟. GSSM系统抖动测量误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 217002-0217002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0217002
[11]	殷宗迪, 董浩, 史文杰, 张锋. 精确模型辨识的光电平台自抗扰控制器 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 926001-0926001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0926001
[12]	董登峰, 程智, 周维虎, 纪荣祎, 刘鑫. 激光跟踪仪目标脱靶量精密探测方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 617002-0617002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0617002
[13]	李丹妮, 呼丹, 王劲松, 张继明, 安志勇. 火炮偏离角测量数字化系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 317003-0317003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0317003
[14]	王亚丽, 魏振忠, 张广军, 邵明伟. 视觉引导激光跟踪测量系统的Cayley变换校准方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 517001-0517001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0517001
[15]	赵宏超, 张景旭, 杨飞. TMT 三镜系统tilt 轴轴承方案研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 122-126.
[16]	郭鹏, 张景旭, 杨飞, 赵宏超, 王富国. TMT三镜镜室组件柔性结构设计与屈曲分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3650-3655.
[17]	周浩天, 艾勇, 单欣, 代永红. 自由空间光通信中精跟踪系统的辨识 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 736-741.
[18]	杨飞, 刘国军, 安其昌. 结构函数在大口径光学系统评价中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3832-3836.
[19]	赵宏超, 张景旭, 张丽敏, 张彬. TMT三镜面形评价过程 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3983-3987.
[20]	王富国, 杨飞, 张景旭. TMT三镜被动支撑系统的概念设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1269-1274.

点击查看大图

计量

文章访问数: 220
HTML全文浏览量: 14
PDF下载量: 160
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

基于极大似然估计的TMT三镜轴系装调

TMT third-mirror shafting system alignment based on maximum likelihood estimation

计量

基于极大似然估计的TMT三镜轴系装调

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;

2. 中国科学院大学,北京 100049

English Abstract

TMT third-mirror shafting system alignment based on maximum likelihood estimation

1. Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

全文HTML

目录

留言板

基于极大似然估计的TMT三镜轴系装调

TMT third-mirror shafting system alignment based on maximum likelihood estimation

计量

出版历程

基于极大似然估计的TMT三镜轴系装调

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033; 2. 中国科学院大学,北京 100049

English Abstract

TMT third-mirror shafting system alignment based on maximum likelihood estimation

1. Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

全文HTML

目录

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;

2. 中国科学院大学,北京 100049

1. Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China