Исследование оптико-электронной системы определения взаимного рассогласования элементов космического телескопа

• Автор: Молев, Федор Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СХЕМ ОБЪЕКТИВОВ И СЛУЖЕБНЫХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛЕСКОПОВ

1.1. Обзор существующих оптических схем объективов космических телескопов

1.1.1. Зеркальные объективы телескопов

1.1.2. Достоинства и недостатки зеркальных объективов

1.1.3. Классификация зеркальных объективов

1.1.4. Зарубежный опыт использования зеркальных объективов для космических телескопов

1Л .5. Зеркальный триплет Кука

1Л.5Л. Принципиальная схема триплета Кука

1Л.5.2. Достоинства и недостатки триплета Кука
1Л .5.3. Основные параметры объектива Кука
1.2. Служебные системы космических телескопов
1.2.1. Основные характеристики качества изображения
1.2.2. Состав и назначение систем контроля и корректировки положения оптических элементов
1.2.2.1. Принципы построения систем юстировки и фокусировки
1.3. Примеры использования служебных систем в современных оптикоэлектронных комплексах космического базирования
1.3.1. Проект «Миллиметрон»
1.3.1.1. Общие принципы построения ОЭС измерения положения элементов зеркальной системы ОРТ «Миллиметрон» на борту КА
1.3.1.2. ОЭС измерения пространственного положения лепестков ГЗ относительно идеального параболоида (ОЭСГЗ)
1.3.1.3. Второй вариант ОЭС измерения пространственного положения лепестков ГЗ относительно идеального параболоида (ОЭСГЗ)
1.3.1.4. ОЭС измерения пространственного положения лепестков ГЗ относительно КР
1.3.2. Оптико-электронный комплекс «Карат»
1.3.2.1. Система коррекции положения визирных осей
1.4. Выводы по рассмотренным оптико-электронным системам
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ОТРАЖАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ ПОВОРОТА КОНТРОЛИРУЕМОГО ЭЛЕМЕНТА АВТОКОЛЛИМАЦИОННЫМ МЕТОДОМ
2.1 Структура оптико-электронной автоколлимационной системы
2.2 Формулировка задачи исследования
2.3 Главное расчётное соотношение автоколлимационных измерений
2.4 Обобщённый вид матрицы преобразования координат
2.5 Вид матрицы отражателя общего вида
2.6 Исследование параметров матриц отражателей для измерения коллимационных углов на основе одиночного и тройного зеркала
2.7 Исследование параметров матриц отражателей для измерения коллимационных углов на основе двугранного зеркала
2.8 Исследование параметров матриц отражателей для измерения угла скручивания
2.9 Результаты анализа известных отражателей для автоколлимационных измерений
2.10 Отражатель для автоколлимационных измерений по первому варианту - в виде стеклянного тетраэдра
2.11 Отражатель для. автоколлимационных измерений по второму варианту - в виде четырёхгранной пирамиды
2.12 Принцип действия отражателя нового типа для автоколлимационных измерений
2.13 Отражатель для автоколлимационных измерений на основе тройного зеркала с компланарными нормалями
2.14 Отражатель для угловых измерений на основе виде двугранного зеркала с внутренней автоколлимацией
2.15 Отражатель для угловых измерений с внутренней автоколлимацией в виде призмы; алгоритмы измерения углов поворота
2.16 Исследование отражателя для угловых измерений с внутренней автоколлимацией на компьютерной модели
2.17 Исследование экспериментального образца отражателя для угловых измерений с внутренней автоколлимацией
2.18 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОКОЛЛИМАЦИОННЫХ ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ОБЪЕДИНЁННЫМ КАНАЛОМ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
3.1 Моделирование в технологии Zemax на примере классической автоколлимационной схемы
3.2 Возможные варианты авторефлекционной схемы
3.3 Авторефлекционная схема. Вариант
3.4.1 Графическое построение
3.4.2 Моделирование в САПОС Zemax
3.4.3 Проведение экспериментальной апробации
3.4 Авторефлекционная схема. Вариант
3.4.1 Графическое построение
3.4.2 Моделирование в САПОС Zemах
3.4.3 Проведение экспериментальной апробации
3.5 Сравнительный анализ реализации авторефлекционных схем по двум вариантам
3.6 Сравнение автоколлимационной и авторефлекционной измерительных схем
3.6.1 Основные достоинства автоколлимационной схемы
3.6.2 Основные достоинства авторефлекционной схемы
3.7 Практические варианты схемы оптико-электронной системы с единым каналом измерения угловых и линейных смещений
3.8 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ МАРОК
4.1 Алгоритмы поиска изображений марок
4.2 Алгоритмы вычисления координат изображений марок
4.2.1 Метод средневзвешенного
4.2.2 Метод медиан
4.2.3 Метод аппроксимации гауссоидой

По этому методу точка пересечения некоторого эталонного пучка, формируемого удаленным оптическим источником (навигационной звездой) и изначально падающего на ГЗ параллельно оптической оси ОРТ, после отражения от контролируемого фрагмента лепестка и КР при их номинальном положении должна совпадать с фокусом всей зеркальной системы (рисунок 1.9).
регистрирующая система
Рисунок 1.9. Схема апертурного метода контроля углового положения лепестков ГЗ. Эталонные пучки - штриховые линии, формируемые апертурные
пучки — сплошные линии
Несовпадение положения изображения, формируемого этим лепестком, измеряется позиционно-чувствительной регистрирующей системой, установленной в фокальной плоскости зеркальной системы, что позволяет выработать команды для системы адаптации и развернуть фрагмент лепестка до номинального положения. После повторения этой процедуры для всех фрагментов лепестков, ГЗ примет требуемую форму.
Однако непосредственное использование этого метода затруднено тем, что периодическое наведение ОРТ на навигационную звезду не позволит реализовать требуемые по продолжительности сеансы наблюдения астрофизических объектов.
По этой причине ОЭС использует специально формируемые контрольные
апертурные лучи (указаны сплошными линиями на рисунке 1.9), которые исходят
с поверхности лепестков ГЗ под теми же углами, под которыми следуют лучи от
бесконечно удаленного источника. Каждый контрольный луч реализуется